航天703所为再入返回飞行试验器研制防热衣

文章来源:中国航天报 发布时间:2015-01-16

近日,随着各大媒体对2014年当年重大新闻评选的相继出炉,我国首次再入返回飞行试验任务再次进入公众视野,一些鲜为人知的“内幕”再次引起关注。为了让“小飞”——再入返回飞行试验返回器安全“回家”,中国航天科技集团公司一院703所专门为其量身打造了一套轻薄的“防热衣”就是其中一条。

再入返回飞行试验返回器从月球返回地球时,要穿过稠密的大气层。一旦热防护失效,返回器就会像流星一样在穿过大气层时被烧毁。返回器的返回过程与神舟飞船类似,但由于是从月球返回,因此其返回速度更快、时间也更长。

该所91车间副主任孙红卫介绍说:“神舟飞船以每秒7.9公里的第一宇宙速度与大气摩擦时,如不做好防护,产生的巨大热能有可能把舱体烧毁,而返回器将以每秒11.2公里的第二宇宙速度返回地球,材料的防热要求比神舟飞船还要高。”

对于返回器的防热材料来说,没有一种现成的材料可以选用,需要科研人员在几十种甚至上百种材料组合中进行筛选,研制出一系列新型材料。这些新材料还要尽可能地减小防热结构的厚度和重量。

由于返回器与神舟飞船所承受的热流环境完全不同,所以该所不能采用“拿来主义”,这就意味着,一切都要从零开始。

该所91车间低密度组组长、返回器防热材料研制主要负责人梁馨说:“当时,我们的压力非常大,因为这是一个全新的领域,有很多未知的难题。我们不知道下一步会遇到什么,只能不断摸索,逐个攻克技术难题。”

整个研制过程中遇到了许多“拦路虎”,包括大底、侧壁、迎风面、背风面、拐角等不同部位防热材料的设计、材料之间热匹配性能优化、成型工艺、地面试验考核验证等一系列问题。用几十种原材料通过合理的配方设计,研制出一种新的材料,就好比大海捞针。仅配方试验,研制团队就做了上百次,试验件做了几千件。

当研制团队将历尽千辛万苦研制出的防热性能全部满足要求的新型材料提交给总体设计单位时,大家以为大功告成了。然而,总体设计单位却提出“重量还能再轻一点吗”的新希望。问题看似简单,实现起来却异常艰难。

梁馨说:“当时,我们每减10克重量都要付出艰苦的努力,因为实在是太难了。”研制团队还面临着诸多质疑,比如究竟能不能研制出重量又轻同时性能又好的新型材料体系,是不是防热和减重二者不可兼得?

最终,他们成功了,用事实证明他们不仅能做到,还做得非常好。孙红卫说:“目前,“小飞”防热材料体系的各项性能指标,已经达到国际先进水平。”

“小飞”的轻薄“防热衣”,从材料设计到试验,再到工程化应用整整用了3年时间。这3年里,整个研制团队没有周末、没有节假日,大家一心扑在攻关工作中。他们会因为一个难题而寝食难安,也会因为一个突破而欢呼雀跃。当“小飞”顺利返回的那一刻,他们流泪了,这是欣慰的泪水,因为所有的付出都值得。(赵晶)