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亚克力制品在航空航天领域的前景

来源:  发布时间:2018-09-01   点击量:400

NASA猎户座飞船的窗户能让宇航员对太空飞行目的地和地球有极佳的视野,这一切都亏了飞船的窗户。

  NASA的工程师们正在确保这些窗户结构能够更加完美,同时比之前的太空飞船上的窗户更轻、更便宜。

  太空梭或者国际空间站上的窗户往往由多层玻璃制成,猎户座采用了包括内置多层丙烯酸(亚克力)塑料窗,这个小小的变化将提高飞船窗的完整性。

  NASA位于休斯顿的约翰逊航天中心的猎户座窗子系统主管Lynda Estes说为了保持太空船宇航员舱内的压力,保证宇航员的生命,一直以来飞船的承压壳体上的窗部分都是采用的玻璃材料。然而玻璃这种结构不可靠,长时间承压会让玻璃失去强度,轻微受损就能让玻璃的强度大大下降。太空飞行的环境决定了这个弱点不容忽视。

  由于玻璃并非是太空飞船的理想材料,工程师们开始寻找更好的替代材料。虽然结构上完美的材料不少,但几乎没有透明的。


 在猎户座飞船的研发初期,NASA曾经考虑过使用聚碳酸酯材料(polycarbonate)制作内窗,但是聚碳酸酯的光学特性无法胜任高分辨率成像。随后NASA选择了丙烯酸材料,因为这种材料能够提供清晰的视野,固有强度可量化。许多水族箱就使用了丙烯酸材料,透过丙烯酸塑料,游客不但能清楚看到动物,材料的强度还能保证游客和动物的安全。

  目前猎户座飞船有四个窗,分别在乘员舱和后壳锥,在对接舱口和宇航员使用的侧舱口也额外设了新窗。锥体上每个窗都有三层,锥体窗最内层为丙烯酸材料。2014年12月猎户座第一次试飞行就搭载了丙烯酸窗,工程呢股市将在今年继续深入测试丙烯酸的热完整性,从而决定是否能在双层甚至是单层玻璃上采用丙烯酸。

  之所以要在猎户座上采用丙烯酸材料,是为了减轻太空飞船的重量。因为结构完整性已经得到强化,不经意的华商或者其它损害不会破坏丙烯酸玻璃的强度,所以也就无需设置多层丙烯酸提供冗余。减少猎户座飞船上窗板的数量不但能减少飞船整体重量,而且丙烯酸材料只有玻璃密度的一半,重量也比玻璃轻。

  Estes说试飞中,丙烯酸压力窗板给窗子系统减少了200多磅重量。飞船的重量减少了,飞出地球大气所需的推进力也少一些,最终能够降低航天成本。

  丙烯酸材料的另一个好处是造价比玻璃便宜太多。猎户座目前使用的玻璃窗已经很省钱了,因为现在的玻璃窗是之前为“太空梭计划”购买的存货玻璃。随着这批轨道飞行器退役,Estes将这些资产转让给了洛克希德·马丁公司,也是猎户座项目的第一承包商。用这些资产制作窗板可以减少猎户座玻璃窗板200多万美元的花费。

  要证明所有的窗板都可以用丙烯酸材料制成,还需要进行更多的测试,但是更换窗材料为猎户座开辟了新的前景。 

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