为什么航天飞机的外壳能耐高温

航空和航天是一回事吗？其实，所谓航空，是指在大气层内的飞行，如直升机、客运飞机等的飞行；航天则是指在大气层外的太空中飞行，如人造卫星、宇宙飞船等的飞行。而航天飞机，则是一种兼有航空和航天功能的空中运载工具。

航天飞机往往带有许多个小型火箭发动机（或高压氮气喷管），利用火箭的巨大推力垂直起飞，在飞出大气层后，启动各种小发动机用于太空轨道航行。在轨道上运行时，它可在乘员配合下完成多种任务；返回地面时，它又能像飞机一样滑翔降落。所以，航天飞机是一种可以反复使用的飞行器，它能往返于地面和近地轨道之间，运送有效载荷。

在发射和回收各种航天器时，专家们最担心的是其与大气层剧烈摩擦而产生的高温。我们知道，流星之所以会在夜空中发出耀眼的光芒，就是因为它闯入了地球的大气层，与大气发生摩擦，产生高温及燃烧。航天飞机在高速飞离和返回地球时，由于要穿越大气层，因此表面也会产生极高的温度，这种高温是任何金属外壳都无法忍受的。为此，材料化学家们经过反复实验后，找到了一种可以替代金属外壳的高温结构陶瓷。这是一种能承受高温的新型材料，它主要由耐高温的碳化物、氮化物、氧化物（如碳化硅、氮化硼、氧化锆等）等化合物构成。由这类材料制成的防热瓦，可以承受炽热的高温而不软不化。例如碳化硅陶瓷，即使在1500℃的高温下，仍然可以保持很高的强度，这是金属材料无法相比的。用这种耐高温陶瓷作为航天飞机的外壳，不仅重量轻、抗热冲击性强，而且可以反复地使用。除了航天飞机，洲际导弹的端头、回收人造卫星的前缘、火箭喷管的内衬等，凡是会产生上千度高温的地方，通常都需要采用这种高温结构陶瓷。

各种陶瓷都有脆的天性，因此，材料化学家又在高温结构陶瓷中加入了含有硼等元素的纤维，研制出了抗拉强度更大的耐热复合材料。航天飞机用它做外壳，在穿越大气层时就更为安全了！

关键词：航天飞机 高温结构陶瓷