运载火箭表面防护技术及其研究进展

熊书强1，王一名1，袁佳熙1，王军1，杨洋1，卢鹉1,2，张崇印1，鞠鹏飞1，朱新远1,3（1.上海航天设备制造总厂有限公司 上海航天特种环境高分子功能材料工程技术研究中心； 2.宇航材料及工艺研究所；3.上海交通大学，化学化工学院）

摘要：运载火箭是将人类制造的卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等各种航天器推向太空的重要载具，其中运载火箭表面防护技术是其成功发射的重要保障。概述了运载火箭表面防护技术，主要包括烧蚀性热防护涂层技术、非烧蚀性热防护涂层技术、环境适用性表面涂层技术和低温绝热材料技术等。烧蚀性热防护涂层是通过质量损耗带走热量的一种有机涂层，可分为两类：环氧类烧蚀防热涂层和硅橡胶类烧蚀防热涂层，前者存在附着力好的优点，但是高温易开裂，涂层韧性差，适用于较低热流密度防护；后者耐温性好，但存在烧蚀易粉化的缺点。非烧蚀性热防护涂层是一类高红外辐射率的陶瓷无机涂层，国外已经发展了三代非烧蚀性热防护涂层材料体系，适用于可重复运载火箭关键部位的热防护，但国内研究基础与工程能力相对不足。环境适用性表面涂层主要用于应对运载火箭地面发射时面临高盐雾、高湿热、高辐射等环境工况，发展了防辐射、抗静电等防护涂层。低温绝热材料起到超低温液氧/液氢工况保温隔热的作用，主要有泡沫材料和气凝胶材料，前者较后者施工工艺更为灵活，满足复杂形状的高效隔热。总结了近年来国内外运载火箭表面防护技术的发展现状和趋势，介绍了运载火箭卫星整流罩、推进剂贮箱和舱体尾部等不同部位面临的不同防隔热需求，为相关的研究工作提供了技术参考。

关键词：运载火箭；表面防护；防热涂层；功能涂层；绝热材料