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特種玻璃助力中國夢的實現

發布者: 創世強  時間:2015-11-03

      特種玻璃是通過光、電、磁、熱、化學和生化等作用而表現出特殊功能的玻璃,是武器裝備重要的關鍵性和基礎性材料,在航空、航天、艦船、電子、兵器和核工業等軍工領域占據著其他材料無法替代的地位,應用非常廣泛。隨著現代武器裝備的快速發展,世界各國越來越重視高性能特種玻璃材料的研究與應用,特種玻璃的研發水平已成為一個國家材料發展水平的重要標志之一。
       為適應日益嚴酷和復雜多變的戰爭環境,作為武器裝備系統關鍵材料的特種玻璃,其研發正向高性能、多功能和大尺寸等方向發展。中國建筑材料科學研究總院是我國先進無機非金屬材料的主要科研單位,從50年代建院起,圍繞國防科技和武器裝備發展需求,致力于特種玻璃新產品、新技術、新工藝和新裝備的研發。六五至十二五期間,先后承擔軍工科研項目、科技攻關和863項目等百余項,獲得國家級、部級科技進步獎30多項,陸續研制出上百品種特種玻璃新產品,取得了幾十項原創性成果,填補了多項國內空白,為中國航空、航天、兵器、艦船、核技術、電子、激光和光纖通訊等領域解決了大批關鍵新材料,為實現中華民族的強國夢、飛天夢作出了重要貢獻。
       中國建筑材料科學研究總院特種玻璃的研發團隊遵循應用需求明確,制備技術先進,產品性能優異的發展宗旨,立足國防建設需求,不斷提高中國特種玻璃制備技術,攻克多項技術難關,在紅外整流罩玻璃、抗輻照玻璃蓋片、無堿玻璃、硫系玻璃、硬質防護和電磁屏蔽玻璃等方面取得了豐碩成果,下面簡要介紹幾種典型的特種玻璃及其在國防中的應用:
       紅外玻璃整流罩機載光電雷達護目鏡
      一切軍事目標,如海洋中的艦船、地面部隊及各種裝備、空中的飛機、導彈,都會散發熱量,產生紅外輻射。利用紅外光電探測系統,就可以全天候對這些目標進行偵察、監視與跟蹤。從空間到地面,從水下到空中,紅外光電技術已成為現代高技術常規兵器裝備中不可缺少的重要部分。
       若將紅外光電系統應用于戰斗機,則相當于為戰斗機裝上一副火眼金睛。利用紅外探測,能夠及時發現危險情況、判別微小目標、探測制導武器系統、識別敵人的某些偽裝,及時提供有關信息。隨著無人駕駛飛機、超高速導彈系統和偽裝防御系統等方面的不斷進展,紅外技術在軍事上的應用得到了更大的發展,如紅外成像、紅外觀瞄、紅外搜索與跟蹤等。
        如果說紅外光電系統是戰斗機的火眼金睛,那么紅外玻璃整流罩就是這雙火眼金睛的護目鏡。紅外玻璃整流罩位于光電系統的最前端,不但要起到防護的作用承受空氣動力的負荷,防止雨點、沙粒等對探測系統的侵蝕破壞;而且要不影響視力即在實現保護功能的同時,不能造成紅外探測與跟蹤、熱成像、紅外制導等紅外性能的損失。
        高性能帶來的是高要求。這使紅外玻璃整流罩研制生產遇到了一系列前所未有的技術難題。紅外整流罩技術已經成為制約我國機載和彈載紅外光電系統的發展瓶頸。
        為打破紅外整流罩的國外壟斷,滿足武器型號配套需求,建材總院承擔了相關型號工程機載設備材料國產化任務。經過十幾年不懈的努力,突破了玻璃組成確定與優化、熔制工藝及其控制、大尺寸及復雜形狀制品成形技術等關鍵技術,成功研制出具有光通量大、多光譜(可見光 近中紅外 激光)傳輸、機械強度和硬度高等優點的機載紅外雷達整流罩玻璃,滿足了相關武器型號對紅外整流罩等大尺寸紅外玻璃材料的配套需求,結束了對國外的進口依賴,填補了國內空白。目前大尺寸紅外整流罩各項技術指標達到國際領先水平,形成穩定生產能力,已經成功應用于多種型號戰機光電探測系統,為中國戰機的跟蹤、瞄準和紅外制導等技術的實現提供了重要保障。該成果于2011年通過國防科工局的成果鑒定,已申請國防專利一項、國家發明專利三項。
       耐輻照玻璃蓋片空間用太陽能電池翼帆的護身鎧甲
        空間能源是空間平臺的動力保障,沒有可靠的能源供應,航天器將無法正常工作和運行。隨著航天器種類和技術水平的快速發展,空間能源的技術要求也越來越高,質量輕、壽命長、功率大已成為空間能源的發展趨勢。因此,作為空間能源心臟的太陽能電池也必須在輕質、大面積、高轉換率、長壽命等方面做出相應的改進和提高。
       眾所周知,飛船、衛星和空間站等航天器在太空運行過程中需要的能源主要由太陽能電池帆板提供。進入太空后,隨著帆板展開,安裝在上面的太陽能電池將為航天器運行提供電能。由于太空中高能粒子以及各種射線會傷害到帆板,嚴重影響電池的效能和使用壽命。為了提高太陽能電池的安全性和可靠性,就需要為太陽能電池帆板穿上一層輕薄又刀槍不入的護身鎧甲。這件鎧甲研制難度大,許多單位不敢嘗試,過去都是以昂貴的價格從國外進口。
        然而中國建筑材料科學研究總院不畏艱難,接下這一艱巨任務并開始研制。經過多年努力,在多項耐輻照玻璃生產的技術關鍵中有了重大突破,成功研制出大尺寸高強度空間太陽能電池用耐輻照玻璃蓋片。其光譜性能和抗輻照性能優良,機械強度高,與太陽能電池匹配性好,居國內領先水平。其中,輻照穩定劑引入量和價態控制的技術突破,在玻璃的耐輻照性能和透光率這一對矛盾間達到了完美的平衡,一方面使太陽能電池免受空間高能射線和高能粒子的輻射和轟擊,從而延長太陽能電池的使用壽命;另一方面,能使太陽能電池板充分吸收陽光,給飛船、衛星等航天飛行器提供可靠的能源。大尺寸高強度超薄玻璃制備技術的技術突破,使研制的耐輻照玻璃蓋片如普通紙張般薄厚,強度卻又是普通玻璃蓋片數倍。目前該產品已經成功應用于神舟系列飛船、導航衛星等領域,曾獲2004年國家科技進步二等獎。
       夜視兼容機內外照明玻璃微光夜視儀的光線過濾器
        被稱作為戰斗力倍增器的微光夜視技術,使人的視力不再受到夜幕限制,戰場再無白晝黑夜之分,夜戰部隊的信息獲取能力、機動能力、協同能力和打擊能力成倍增長。在未來的高科技戰爭中,爭奪制夜權將意味著使空間優勢在時間上得到極大擴展,對贏得戰略和戰役目的勝利具有重要影響力,世界各國都在大力發展微光夜視技術。
       然而這個戰斗力倍增器卻為飛機照明系統帶來了新的難題。飛機照明系統分為機內與機外兩部分。普通照明在近紅外區有較高的光譜輻射,而這個區域正是夜視鏡等夜視產品光譜響應區域,在夜視模式下,對夜視成像系統造成干擾,嚴重影響成像效果,以致無法辨認圖像,甚至有可能導致夜視儀的像增強管在瞬間燒毀,極大地影響了夜視成像系統的安全可靠性。
       空中鐵騎,怎可晝行夜伏?為了保證夜視成像系統的可靠應用,就必須對飛機照明系統進行夜視兼容改進,即在不影響飛行員視力的情況下,使機內外照明不含有干擾夜視成像的近紅外光譜輻射。
       作為實現夜視兼容的重要濾光材料,夜視兼容濾光玻璃的研究和生產,成為一座令人生畏的技術高峰。飛機上光源的種類繁多,其光譜輻射特性也各不相同,需要不同的夜視成像系統濾光玻璃。然而,這些難題并沒有令建材總院的技術人員卻步。他們接過這塊硬骨頭,通過幾年的不斷研究和反復試驗,最終攻克了夜視成像系統色度、輻亮度和管殼成形等關鍵技術,成功研制出高對比度濾光片和濾色管殼,在夜視成像系統濾光玻璃領域內形成了自己的技術優勢。目前建材總院的濾色照明玻璃產品包括紅、綠、白三種顏色、多種形狀的多個品種,已成功裝配在多種運輸機、直升機和戰斗機上。
       在創造輝煌事業的進程中,在成功和失敗的考驗中,中國建筑材料科學研究總院形成了國內領先、國際一流的科研平臺和技術團隊。面的新的發展形勢,建材總院將以科技領先,服務建設為核心理念,以軍工產品,質量第一,顧客至上,滿足急需為服務宗旨,以占領域,出人才,建平臺,求突破為指導方針,繼續在特種玻璃領域開拓創新,不斷進取,準確把握特種玻璃的行業特點,不斷提升自主創新能力,注重基礎研究,瞄準國際高新技術前沿,研制出更多高端特種玻璃產品,為中國武器裝備事業的發展,為建設百年強國夢,為實現中華民族偉大復興的中國夢,譜寫新的壯麗篇章。
      文章整理:玻璃磨邊機 http://www.trwzjd.com/NewClass-5-1.html


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