燒蝕材料

    一種固體防熱材料，主要用于導彈頭部、航天器再入艙外表面和火箭發動機內表面。

    這種材料在熱流作用下能發生分解、熔化、蒸發、升華、侵蝕等物理和化學變化，借材料表面的質量消耗帶走大量的熱，以達到阻止再入大氣層時（見航天器返回技術）的熱流傳入飛行器內部并冷卻火箭發動機燃燒室和噴管的目的。

    所謂燒蝕，也就是導彈和飛行器再入大氣層時在熱流作用下，由熱化學和機械過程引起的固體表面的質量遷移（材料消耗）現象。

    高速飛行的隕星進入大氣層與空氣劇烈摩擦，會發生猛烈燃燒而發出的光亮。當宇宙航天器完成任務返回地球時，面臨著與隕星同樣的殘酷生存環境。

    研究表明，當宇宙飛行器的飛行速度達到3倍聲速時，其前端溫度可達330℃；當飛行速度為6倍聲速時，可達1480℃。

    宇宙飛行器邀游太空歸來，到達離地面60～70千米時，速度仍然保持在聲速的20多倍，溫度在10 000℃以上，這樣的高溫足以把航天器化作一團烈火。

    高速導致高溫，這似乎是一道不可逾越的障礙，人們把這種障礙稱為熱障。

    顯然熱障并沒有阻擋住人類挺進宇宙的步伐，那么科學家們是如何克服熱障。

    隕石穿越太空到達地球的神奇經歷給了科學家們以特殊的啟迪。

    分析隕石的成分和結構發現，隕石表面雖然已經熔融，但內部的化學成分沒有發生變化。

    這說明隕石在下落過程中，表面因摩擦生熱達到幾千度高溫而熔融，但由于穿過大氣層的時間很短，熱量來不及傳到隕石內部。給宇宙飛行器的頭部戴一頂用燒蝕材料制成的“盔甲”，把摩擦產生的熱量消耗在燒蝕材料的熔觸、氣化等一系列物理和化學變化中，“丟卒保車”，就能達到保護宇宙飛行器的目的。

    導彈和航天器再入大氣層時，處于嚴重的氣動加熱環境中，溫度急劇升高。

    洲際導彈如以馬赫數20～25再入大氣層，頭部駐點溫度可高達8000～12000°C,如不采取特別措施來克服氣動加熱所造成的“熱障”，彈頭便會在空中燒毀。

    解決再入時的防熱問題是發展中、遠程導彈的一項極為重要的技術。

    由于燒蝕材料的發展和應用，洲際導彈的戰斗部才有可能再入大氣層命中目標，載人飛船和航天飛機才有可能按預定軌道返回地面。

    一位宇航員描述了宇宙飛船闖過熱障的壯觀景象：飛船進入大氣層，首先從舷窗中看到煙霧，然后出現五彩繽紛的火焰，同時發出噼噼啪啪的聲音。這是飛船頭部的燒蝕材料在燃燒，它們犧牲了自己，把飛船內的溫度始終維持在常溫范圍，保護飛船平安返回地面。

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責任編輯：王元

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