为什么是“熨斗”形？浅析美国航天飞机外形与热防护系统
航天飞机从太空返回地球时会与大气层摩擦产生热量,早期的科幻小说作家和先前极超音速空天飞机的设计者们都认为解决这一难题的最好方法就是设计一种针状物体,它可以迅速下降到达地面,但是事实却与之相反。
针状物可以直接吸收作用在它上面的冲击波,大气摩擦产生的动能会转化成热能,产生的热能极高,以至于大部分材料都不能幸免。
20世纪50年代,空气动力学家阿尔弗雷德・艾格斯发现了ー个解决方法。他指出熨斗状的物体是重返大气层的最佳选择。航天器底部首先进入大气层,钝端产生的冲击波会分散到底部周围,冲击波中包含大量热能并传递到航天器表面,航天器表面则只会受到冲击波的辐射热。
然而,航天器表面的温度仍然接近了1950℃,但是当时已经存在很多材料可以承受如此高的温度了。因此,早期的航天器会让底部先进入大气层,这样可以分散冲击波并隔离主要的热源。航天飞机之前的所有载人航天器都使用烧蚀热防护材料,这种材料可以通过燃烧带走大部分热量。
阿波罗指令舱从月球返回进入大气层的速度为25000英里/1小时,很明显产生的热量是非常巨大的。为了防止被烧毁,指令舱的热防护层是一个不锈钢蜂窝状结构,蜂窝细胞内填充了环氧树脂以防止其烧焦。由于先前的载人航天器只使用一次,因此烧蚀材料是可以考虑的,但是航天飞机则不同,它会经过短暂的检修再次使用。热防护层必须保持完整并且可以多次使用。
美国国家航空航天局没有选择煷蚀材料,而是选择了所谓的散热材料来保护航天飞机轨道航天器的铝制结构,而轨道航天器的铝制结构能承受的最大温度仅约为178℃。为了保护轨道航天器,航天飞机最好的选择是强化碳—碳材料。弹道导弹的前锥体就采用了这种材料,这种复合材料由碳纤维强化石墨矩阵组成,并得到广泛应用。
这种材料是布拉汉姆车队在20世纪70年代为赛车运动研制的,目前已经成为F1赛车盘式制动器的标准材料。
强化碳—碳是吸收热冲击波的理想材料,它的热膨胀系数比较低,换句话说就是工作时它很坚硬,但是如果需要弯曲它就会碎裂。而且它相对易碎,并且易受到振动的影响。尽管用强化碳—碳材料覆盖轨道航天器表面是非常合适的,但是密度为124磅/应方英尺,其重量就显得有些大。此外,因为它不灵活,轨道航天器的热膨胀和收缩会导致其破裂。
太空的真空环境没有传导性,航天飞机会经历约-118-416℃的巨大温差,因此随着膨胀和收缩,其结构会发生小幅度弯曲。工程师们意识到热量和温度是两个独立的条件,强化碳—碳材料在温度最高最热的地方是必不可少的,例如前机身的机鼻和机翼的前绿。轨道航天器的机鼻不会弯曲,因此此处可以全部使用强化碳—碳材料。但是机翼会弯曲,因此每个机翼的前绿上会单独使用22块独立的U形强化碳一碳防护片。
强化碳一碳材料可以在最低-250°F(约-157℃)和最高3000°F(约1950℃)的温差内保护轨道航天器。在2300°F(约1260℃)下保护轨道航天器,工程师采用了两种不同的隔热瓷片。最热的区域,温度会超过1200°F(约650℃),这里会安装耐高温、可反复使用的表面绝热材料(HRSI)。对于温度较低区域,其最高温度也不会超过1200°F(约650℃),这里会使用耐低温、可反复使用的表面绝热材料(LRSI)。黑色涂层HRSI包括单个瓷砖状瓷片,根据位置厚度为1~5英寸,但是通常机翼和机身下表面前部厚,后部薄。HRSI瓷片是6英寸×6英寸的正方形,材料是纯度为99.8%的硅,其密度为22磅/立方英尺。
另一种隔热材料是美国国家航空航天局加利福尼亚州的艾姆斯研究中心研制的耐火纤维复合材料隔热瓦(FRCI)。
它的重量要比标准的HRSI小很多,其密度仅为12磅/应方英尺。这种名为 Nextel的材料是通过将标准HRSI瓷片中添加铝硼硅纤维而制成的。它不仅重量更轻,而且拉伸强度更高,并且其耐热温度还比标准的瓷片高100度这些HRSl瓷片的卓越性能可以使它们在2300°F(约1260℃)时,让一只没戴手套的手在几秒钟的时间内完好无损。与粉末硅化物和硼硅玻璃混合物一起覆盖着航天器顶部和侧面,涂层厚度为0.16-0.18毫米。这种光亮的黑色表面就是瓷片散发热量的物质,它可以阻挡95%的热量。
LRSI瓷片也同样非常重要,但是它们更薄,尺す为8英寸×8英寸,为0.1毫米厚的白色正方形,它们由硅和光滑的氧化铝混合而成。它们附着在两个机翼的上表面以及机身和尾翼的平坦区域。这层白色涂层负责轨道航天器在太空中时的热量管理。
在OV-102哥伦比亚号组装和首次展出后,人们研制了先进的柔性可复用表面隔热材料( AFRSI)来取代大部分白的LRSl瓷片。新型 AFRSI由低密度的纤维氧化硅毡组成,纤维氧化硅毡是高纯度氧化硅和99.8%的无定形氧化硅用硅线缝制而成的,外面可以看到缝制外观。
它保护的地方其温度从不会超过700°F(约382℃),这种可重复使用的表面隔热毡FRS)直接粘贴到轨道航天器上。每艘轨道航天器上的热防护系统的总重量差别甚微,但是其平均重量为8574磅,而覆盖表面2%的强化碳一碳瓷片就占这一部分的20% 。黑色的HRSI占了总重量的50%多,白色的LRSl占据了12%,而两者就覆盖了轨道航天器66%的表面。其他的则属于FRS和各种其他温度控制材料。
每艘轨道航夭器上的瓷片数量超过27000块,每一块都有自己特定的位置。每一块都有黄色数字编号,技术人员可以按照计算机的指示进行正确安装。标志和数字采用的是染色硅基材料,现在 汽车 发动机上的标记也采用这种材料,它可以承受1000°F(约538℃)的高温。
瓷砖是装修中的硬装部分，铺贴好后面积较大故对风格和视觉效果影响很大，使用率极高故要选择质量好的。瓷砖按工艺和釉面不同分为抛釉砖、抛光砖、仿古砖、通体砖、微晶石等。但是按照大分类大体分为地砖和墙砖（瓷片），它们的适用空间总的来说两句话，地砖可以上墙，墙砖（瓷片）却不可下地。我们来说说地砖和瓷片的区别。
一、密度不同，就是质量不同。地砖需要经得起重压和经年累月的使用，一般都是高吨位压制出来，密度很高，很是压手。而瓷片的密度就比较小，一般比较轻薄，制作成本比地砖低，需要符合轻便方便上墙铺贴的作用。总的来说地砖更加重更结实更耐用，瓷砖更加轻薄便捷。
二、吸水率不同，这也是由于密度不同导致的，地砖密度高，吸水率低于0.03,防水效果更好。瓷砖密度低吸水率低于0.5。
三、使用区域不同，地砖可以贴地面和墙面，而瓷片只能贴墙面，因为瓷砖密度不够，硬度不够，达不到可以随意踩压的功能。地砖使用瓷砖粘结剂等辅料就可以铺贴上墙。
四、价格不一样，地砖密度高需要更多的原材料，更逼真的打印技术，更重吨位的压制技器，所以价格一般是比瓷砖成本高许多的。想要经济实惠的话可以用瓷砖贴墙面。
五、铺贴方式不同，瓷片铺贴上墙，因为其密度不够，为了增加瓷片的饱和度，为了增加和水泥的粘合程度，瓷片一般泡水2小时以上，就可以用水泥砂浆直接上墙铺贴。地砖铺在地面因为没有掉落的影响，所以也可以用水泥砂浆贴，但是地砖上墙，因为其密度高质量大无法和水泥砂浆紧密结合，所以需要使用瓷砖粘结剂或者瓷砖胶来铺贴。地砖贴墙成本高也有部分原因是需要再另够铺贴辅料的缘故。
六、表面纹理不同，地砖发展至今，很多品牌会专门为每款瓷砖设计出很多不同版面的纹理，让其铺贴出来有非常自然的纹理变化。打印纹理时有3d印刷技术等高科技打印技术，让地砖纹理多变又自然。而瓷砖则是简单的打印技术，一般纹理都是变化不大。比起地砖来说，纹理更加简单死板。
压机成型的压力也比地板砖要小很多，从而烧成的温度也比较低，地板砖烧成1200都左右，瓷片的烧成要低200度左右。所以它的成品密度比较小，相同规格的砖，瓷片拿起来会轻很多。玻化砖：经过技术加工，砖面硬度高，表面光滑明亮，但防滑性差。微晶玻璃化砖：微晶玻璃复合砖，耐候性优良，抗污性能好，但抗划伤性差且明显。
瓷砖和瓷片表面厚度不一样，听名字就知道瓷砖比瓷片厚。瓷片表面光滑，瓷砖要求有一定的防滑性，这样安全性能会更高。瓷砖比瓷砖使用寿命长。瓷片吸水率低。瓷砖比瓷片重。
看抗污性，用油性比花，五分钟能擦干净的瓷砖抗污性好，听声音，清纯的密度更高，看平整度，测面竖起来立得住和两片砖拼起来中间没有缝隙的平整度高瓷砖一般都是贴在地面又俗称地砖，也有业主把地砖一分为二地砖上墙。比较常用的瓷砖规格有：600x600mm、800x800mm、600x1200mm等各类型尺寸。由粘土、石英沙等等混合，经过由研磨等多道工序加工而成，打造成耐酸碱的瓷质或石质建材，统称瓷砖。瓷砖一般都是贴在地面又俗称地砖，也有业主把地砖一分为二地砖上墙。
卫生间墙面都需要粘贴墙砖，也就是提主所说的瓷片，瓷片材质不同，300*600的规格比较多，瓷片精致薄而小巧，因为瓷片比较耐脏、耐污、耐油渍好打理，家装理想的墙面装饰材料。地砖需要经得起重压和经年累月的使用，一般都是高吨位压制出来，密度很高，很是压手。而瓷片的密度就比较小，一般比较轻薄，制作成本比地砖低，需要符合轻便方便上墙铺贴的作用。
上墙用瓷砖还是瓷片好呢?在做室内装修时，我们在施工现场经常可以看到瓷片和瓷砖，很多人都会把这两者区分错，其实它们本质上的区别非常大。那么，上墙用瓷砖还是瓷片好呢?瓷砖和瓷片有什么区别呢?下面，就请大家跟随我一起来看看吧!
一、瓷砖和瓷片的区别
1、瓷片本质是片的一种，一般用于墙面的装饰，本身不与毛坯墙直接接触，而要与墙面之间保持相应的距离。瓷砖本身也是具有不错的装饰特性，但在形态上是以矩形块的形式，和瓷片完全不同瓷砖施工时，需要用水泥固定，并且是与墙面通过水泥完全贴合。
2、从厚度来看的话，瓷砖和瓷片也有着很大的区别。瓷片厚度很轻薄，远小于瓷砖的厚度，并且分量感很轻相对来说，瓷砖厚度更大，分量感很重。正因如此，它们两者的铺贴方法也完全不同。如果瓷砖用瓷片的铺贴的方法，立马就从墙面脱落而瓷片用瓷砖的铺贴方法，基本上它的特有的美感也全无。
3、瓷片和瓷砖在防滑性也有很大的差异。瓷片的主要功能就是用于装饰，为了起到好的装修效果，瓷片表面是越光滑越好看，这就导致其基本没有防滑性瓷砖就不一样了，玻化砖就是防滑特性非常好的瓷砖种，所以在防滑性上，瓷砖远胜于瓷片。
4、瓷片和瓷砖要有一个明确的划分话，瓷片属于瓷器的一种，就好比家里的瓷盘，制作工艺上相差无几瓷砖就不同了，瓷砖属于地板砖的范畴，都是经过烧制而成两者在制作工艺上有着非常明确的区别，也可以说是完全两大类的产品。
二、上墙用瓷砖还是瓷片好
1、如果你是做墙面局部装饰的话，瓷片就是一个不错的选择。饱满的色泽，反光度也不错，作为装饰可以让你的墙面看起来更有档次。
2、如果你是毛坯墙装修，那还是用瓷砖比较好。瓷砖坚固、防水、防滑、抗撞击能力强的特点再合适不过了。
总结：以上就是我给大家准备的上墙用瓷砖还是瓷片好和瓷砖和瓷片的区别的全部内容了。在建材市场，很多黑心商家把瓷片忽悠成瓷砖卖消费者，导致其新房的墙面敲掉一半重装，损失惨重。大家在购买时，这点一定要注意。
