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神舟号飞船的观察窗是怎样防热与密封的?

科普小知识2022-05-02 07:40:30
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众所周知,大多数材料只能在常温或不太高的温度下保持优异的密封性能,而航天器要求返回舱舷窗(观察窗)同时实现隔热和密封。航天器开发商采用多层窗玻璃的形式,结合合理的结构设计,解决了高温密封问题。

下图是飞船返回舱舷窗的结构图。窗户由三层玻璃制成:最外层为耐高温玻璃,无密封要求,专门用于防热。内部两层由钢化玻璃制成,同时承受压力和密封。

航天器返回舱舷窗结构图

这种结构形式的特点如下:

1)隔热玻璃与密封玻璃分离,避免高温密封的困难;

2)适当保温后,内层两层玻璃接近中温和常温,密封更容易实现。

3)单层玻璃的承压能力是根据航天器舱内的正常大气压设计的。双层玻璃保证了承压和密封的冗余设计,即当任何一层双层玻璃损坏时,另一层玻璃仍能正常工作,提高了密封的可靠性。

上述设计方案需要详细的结构设计才能达到预期效果;耐热玻璃和周围的耐热材料应通过各种烧蚀试验筛选出来;各部分的温度需要通过复杂结构温度场分析程序来计算,以确定三层玻璃、密封件等部件的工作温度和尺寸。