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特种玻璃助力中国梦的实现

发布者: 创世强  时间:2015-11-03

      特种玻璃是通过光、电、磁、热、化学和生化等作用而表现出特殊功能的玻璃,是武器装备重要的关键性和基础性材料,在航空、航天、舰船、电子、兵器和核工业等军工领域占据着其他材料无法替代的地位,应用非常广泛。随着现代武器装备的快速发展,世界各国越来越重视高性能特种玻璃材料的研究与应用,特种玻璃的研发水平已成为一个国家材料发展水平的重要标志之一。
       为适应日益严酷和复杂多变的战争环境,作为武器装备系统关键材料的特种玻璃,其研发正向高性能、多功能和大尺寸等方向发展。中国建筑材料科学研究总院是我国先进无机非金属材料的主要科研单位,从50年代建院起,围绕国防科技和武器装备发展需求,致力于特种玻璃新产品、新技术、新工艺和新装备的研发。六五至十二五期间,先后承担军工科研项目、科技攻关和863项目等百余项,获得国家级、部级科技进步奖30多项,陆续研制出上百品种特种玻璃新产品,取得了几十项原创性成果,填补了多项国内空白,为中国航空、航天、兵器、舰船、核技术、电子、激光和光纤通讯等领域解决了大批关键新材料,为实现中华民族的强国梦、飞天梦作出了重要贡献。
       中国建筑材料科学研究总院特种玻璃的研发团队遵循应用需求明确,制备技术先进,产品性能优异的发展宗旨,立足国防建设需求,不断提高中国特种玻璃制备技术,攻克多项技术难关,在红外整流罩玻璃、抗辐照玻璃盖片、无碱玻璃、硫系玻璃、硬质防护和电磁屏蔽玻璃等方面取得了丰硕成果,下面简要介绍几种典型的特种玻璃及其在国防中的应用:
       红外玻璃整流罩机载光电雷达护目镜
      一切军事目标,如海洋中的舰船、地面部队及各种装备、空中的飞机、导弹,都会散发热量,产生红外辐射。利用红外光电探测系统,就可以全天候对这些目标进行侦察、监视与跟踪。从空间到地面,从水下到空中,红外光电技术已成为现代高技术常规兵器装备中不可缺少的重要部分。
       若将红外光电系统应用于战斗机,则相当于为战斗机装上一副火眼金睛。利用红外探测,能够及时发现危险情况、判别微小目标、探测制导武器系统、识别敌人的某些伪装,及时提供有关信息。随着无人驾驶飞机、超高速导弹系统和伪装防御系统等方面的不断进展,红外技术在军事上的应用得到了更大的发展,如红外成像、红外观瞄、红外搜索与跟踪等。
        如果说红外光电系统是战斗机的火眼金睛,那么红外玻璃整流罩就是这双火眼金睛的护目镜。红外玻璃整流罩位于光电系统的最前端,不但要起到防护的作用承受空气动力的负荷,防止雨点、沙粒等对探测系统的侵蚀破坏;而且要不影响视力即在实现保护功能的同时,不能造成红外探测与跟踪、热成像、红外制导等红外性能的损失。
        高性能带来的是高要求。这使红外玻璃整流罩研制生产遇到了一系列前所未有的技术难题。红外整流罩技术已经成为制约我国机载和弹载红外光电系统的发展瓶颈。
        为打破红外整流罩的国外垄断,满足武器型号配套需求,建材总院承担了相关型号工程机载设备材料国产化任务。经过十几年不懈的努力,突破了玻璃组成确定与优化、熔制工艺及其控制、大尺寸及复杂形状制品成形技术等关键技术,成功研制出具有光通量大、多光谱(可见光 近中红外 激光)传输、机械强度和硬度高等优点的机载红外雷达整流罩玻璃,满足了相关武器型号对红外整流罩等大尺寸红外玻璃材料的配套需求,结束了对国外的进口依赖,填补了国内空白。目前大尺寸红外整流罩各项技术指标达到国际领先水平,形成稳定生产能力,已经成功应用于多种型号战机光电探测系统,为中国战机的跟踪、瞄准和红外制导等技术的实现提供了重要保障。该成果于2011年通过国防科工局的成果鉴定,已申请国防专利一项、国家发明专利三项。
       耐辐照玻璃盖片空间用太阳能电池翼帆的护身铠甲
        空间能源是空间平台的动力保障,没有可靠的能源供应,航天器将无法正常工作和运行。随着航天器种类和技术水平的快速发展,空间能源的技术要求也越来越高,质量轻、寿命长、功率大已成为空间能源的发展趋势。因此,作为空间能源心脏的太阳能电池也必须在轻质、大面积、高转换率、长寿命等方面做出相应的改进和提高。
       众所周知,飞船、卫星和空间站等航天器在太空运行过程中需要的能源主要由太阳能电池帆板提供。进入太空后,随着帆板展开,安装在上面的太阳能电池将为航天器运行提供电能。由于太空中高能粒子以及各种射线会伤害到帆板,严重影响电池的效能和使用寿命。为了提高太阳能电池的安全性和可靠性,就需要为太阳能电池帆板穿上一层轻薄又刀枪不入的护身铠甲。这件铠甲研制难度大,许多单位不敢尝试,过去都是以昂贵的价格从国外进口。
        然而中国建筑材料科学研究总院不畏艰难,接下这一艰巨任务并开始研制。经过多年努力,在多项耐辐照玻璃生产的技术关键中有了重大突破,成功研制出大尺寸高强度空间太阳能电池用耐辐照玻璃盖片。其光谱性能和抗辐照性能优良,机械强度高,与太阳能电池匹配性好,居国内领先水平。其中,辐照稳定剂引入量和价态控制的技术突破,在玻璃的耐辐照性能和透光率这一对矛盾间达到了完美的平衡,一方面使太阳能电池免受空间高能射线和高能粒子的辐射和轰击,从而延长太阳能电池的使用寿命;另一方面,能使太阳能电池板充分吸收阳光,给飞船、卫星等航天飞行器提供可靠的能源。大尺寸高强度超薄玻璃制备技术的技术突破,使研制的耐辐照玻璃盖片如普通纸张般薄厚,强度却又是普通玻璃盖片数倍。目前该产品已经成功应用于神舟系列飞船、导航卫星等领域,曾获2004年国家科技进步二等奖。
       夜视兼容机内外照明玻璃微光夜视仪的光线过滤器
        被称作为战斗力倍增器的微光夜视技术,使人的视力不再受到夜幕限制,战场再无白昼黑夜之分,夜战部队的信息获取能力、机动能力、协同能力和打击能力成倍增长。在未来的高科技战争中,争夺制夜权将意味着使空间优势在时间上得到极大扩展,对赢得战略和战役目的胜利具有重要影响力,世界各国都在大力发展微光夜视技术。
       然而这个战斗力倍增器却为飞机照明系统带来了新的难题。飞机照明系统分为机内与机外两部分。普通照明在近红外区有较高的光谱辐射,而这个区域正是夜视镜等夜视产品光谱响应区域,在夜视模式下,对夜视成像系统造成干扰,严重影响成像效果,以致无法辨认图像,甚至有可能导致夜视仪的像增强管在瞬间烧毁,极大地影响了夜视成像系统的安全可靠性。
       空中铁骑,怎可昼行夜伏?为了保证夜视成像系统的可靠应用,就必须对飞机照明系统进行夜视兼容改进,即在不影响飞行员视力的情况下,使机内外照明不含有干扰夜视成像的近红外光谱辐射。
       作为实现夜视兼容的重要滤光材料,夜视兼容滤光玻璃的研究和生产,成为一座令人生畏的技术高峰。飞机上光源的种类繁多,其光谱辐射特性也各不相同,需要不同的夜视成像系统滤光玻璃。然而,这些难题并没有令建材总院的技术人员却步。他们接过这块硬骨头,通过几年的不断研究和反复试验,最终攻克了夜视成像系统色度、辐亮度和管壳成形等关键技术,成功研制出高对比度滤光片和滤色管壳,在夜视成像系统滤光玻璃领域内形成了自己的技术优势。目前建材总院的滤色照明玻璃产品包括红、绿、白三种颜色、多种形状的多个品种,已成功装配在多种运输机、直升机和战斗机上。
       在创造辉煌事业的进程中,在成功和失败的考验中,中国建筑材料科学研究总院形成了国内领先、国际一流的科研平台和技术团队。面的新的发展形势,建材总院将以科技领先,服务建设为核心理念,以军工产品,质量第一,顾客至上,满足急需为服务宗旨,以占领域,出人才,建平台,求突破为指导方针,继续在特种玻璃领域开拓创新,不断进取,准确把握特种玻璃的行业特点,不断提升自主创新能力,注重基础研究,瞄准国际高新技术前沿,研制出更多高端特种玻璃产品,为中国武器装备事业的发展,为建设百年强国梦,为实现中华民族伟大复兴的中国梦,谱写新的壮丽篇章。
      文章整理:玻璃磨边机 http://www.csqchina.com/NewClass-5-1.html


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