为了减重,长征五号火箭铝壳仅厚3毫米,图好看刷几百公斤白漆?

周志宏 2022-07-22 17:24:26

长征五号B遥三火箭整装待发,它将把重约22吨的“问天”实验舱送上太空,与“天和”核心舱对接,实现中国空间站在轨建造的关键一步。

长征五号B遥三火箭整装待发

长征五号B是我国目前最重型的液体燃料运载火箭,它的箭体直径达5米,四个助推器直径也有3.35米,起飞质量达849吨,起飞推力约1078吨,近地轨道运载能力不小于22吨。

要将重达二十余吨的空间站舱段送上太空,我们一方面需要增大运载火箭的推力,同时减轻火箭自身重量(干重)。为此,长征五号火箭采用了铝合金薄壳结构,它的外壳有多薄呢?大约只有3毫米左右,而在火箭上端整流罩的部分更是仅有0.3毫米厚!

长五火箭外壳很薄

为了给火箭减重,同时又要保持箭体强度,使它能承受上方几十吨的荷载以及数百吨燃料,长征五号设计团队每一公斤每一克地“抠”,可以说做到了极致。

但是你可能也听说了,为使火箭“看起来更漂亮”,长征五号表面刷了“几百公斤”白色油漆!为什么中国火箭不可以像美国“星舰”那样使用金属的本色,而要凭空多加几百公斤“死重”呢?难道火箭刷成白色真的只是为了好看?

长征五号与美国星舰

世界上大多数运载火箭都被刷成白色,这当然不是为了好看,而是科学的选择。

就拿长征五号火箭来说吧,它表面并非普通油漆,而是由中国航天科技集团一院703所专门研制的白色新型防护涂层。

我们知道长征五号运载火箭是在低纬度的海南文昌发射场发射,这里的年平均温度高、太阳辐射强烈、空气湿度大、有盐雾腐蚀,还可能有雷电。为了给火箭提供更好的保护,我们需要一种防静电、高反射、高耐候的防护涂层。而在所有颜色中,白色可以提供最好的反射率,黑色的反射率最低。

阳光的吸收与反射

太阳光是什么颜色的?对于人类的眼睛来说,我们看到的太阳光是白色的。但如果让太阳光穿过三棱镜,你就会发现阳光其实是由红橙黄绿青蓝紫七种颜色构成的。

当阳光照射到红色表面,其中红色的光被反射出来,于是我们看到了红色;当阳光照射在树叶上,绿色的光反射进入眼睛,于是我们看到树叶是绿色的。其它颜色的光呢?它们被物体吸收,光子的能量传递给原子,使其振动产生热能。

炎炎夏日,我们穿白色的衣服会感觉凉快,而穿深色或黑色的衣服会觉得热,正是因为白色反射了最多的阳光,而黑色能吸收最多的光子,将其转化为热。

长征五号有“冰箭”之称

长征五号火箭被称为“冰箭”,因为它采用的是氢氧火箭发动机,在一级火箭和助推器中存储了几百吨的液态氢和液态氧。液态氧的温度低至-183℃,液态氢更是低至-253℃,外部阳光高温炙烤会造成燃料箱的压力增大,随时有爆炸的危险。

我们需要在不额外增加隔热材料的前提下,最大限度地反射阳光,保证火箭内部不会过热。长征五号外面的白色涂层可以反射超过90%的太阳辐射热能,从而确保火箭安全。

有朋友说,美国SpaceX的“星舰”就没有刷白油漆,它亮闪闪的不锈钢表面不也是可以反射阳光吗?事实上即便是打磨得光亮如镜,不锈钢的热反射率最多也不到70%,与白色涂料比差远了。相比之下,纯铝的反射率最高能达到94%,因此许多镜子背面镀的是铝(银的反射率最高但更贵)。

为什么不把火箭打磨成银色

既然铝的热反射率高,是不是只需把长征5号的铝壳打磨光亮,就可以既不增加重量又达到比白色涂料更好的隔热效果呢?并且银光闪闪的火箭看起来也更酷呀!

铝是一种活泼金属,它能迅速与空气中的氧气发生化学反应形成一层氧化铝薄膜,而这层氧化铝膜使其热反射效果大打折扣。在海南岛高湿高盐雾的环境下,铝会被更快地腐蚀,火箭耐候性变差,“打磨火箭”成本高昂且得不偿失。

长征五号B火箭

综合以上分析,我们可以得出结论:

长征五号以及大多数运载火箭之所以选择白色涂料,并不只是为了看起来美观,更重要的是白色能反射更多的太阳光,从而令“冰箭”不会过热。特殊的白色涂料还对火箭外壳起到保护作用,提高其耐候性能。即使为此“增加了几百公斤重量”,总体而言也是值得的。

43 阅读:38840
评论列表
  • 2022-07-23 07:27

    老周,你干脆别做科普了,钓鱼多好玩啊![得瑟]同样是刷漆,标题、国籍一换成老美,保证下面吹捧就来了

    求其 回复:
    要说鬼精灵,还得是你[哈哈笑]
    周志宏 回复:
    谁说不是呢!但我写文章也并非一定要让人家同意,他要是能看懂自然是好,若是看不懂,也只能由他说去。我早习惯了。
    勺子 回复:
    这个可以有
  • 看看评论,一个个都比火箭专家厉害啊

    大雕哥 回复:
    [得瑟]因为都是键盘侠
  • 2022-07-23 10:48

    马斯克为了降成本,什么都干得出来,他证明了,既然不刷漆也没什么后果,那为什么还要花这冤枉钱。

    50大虾 回复:
    反正都要炸的,花那冤枉钱干嘛?
    xiao翼z 回复:
    炸了那么多次,不是冤枉钱?
  • 萧峰 30
    2022-07-23 15:34

    下面一个个比火箭专家都厉害,如果换成霉国的早说刷的有道理,换成小日本的,肯定是大大的躬匠,换成德国的,那就是精密仪器的代表,其实霉国的也不是没刷漆,而是颜色不一样而已,中国和霉国的都是此漆非那漆

  • 2022-07-23 07:26

    不是漆,刷漆要批腻子,批腻子要刷界面剂,贴绷带,都很重的

    本初。卟卟 回复:
    为人民服务[点赞]
    不倒翁 回复:
    听你一分析那叫一个地道![点赞]
  • 2022-07-23 20:26

    其实我们刷漆真的是为了好看,再吹的厉害,也是只为了好看。所有的科普都是假的,就是为了遮丑好看,真的。

    老C。漠羽 回复:
    战忽局编外成员[笑着哭]
    紫雷法王杨永信三叔 回复:
    骗人的,都是塑料的,哪有铝材。
  • 哦吼 15
    2022-07-23 11:49

    面对这种专业问题,正常的人都知道掂量掂量自己几斤几两,想质疑有没有那个水平,只有某些现实生活中实在什么都得不到,就想着用在网上靠嘴炮这种不需要付出努力的方式满足自己现实中求而不得的虚荣心的人,才会去抬杠[大笑]

  • 2022-07-23 11:24

    3毫米其实已经算厚了[吃瓜]

    挡不住 回复:
    这么大体积,做到3毫米已经很厉害很厉害了。
    momo 回复: 挡不住
    这只是个罩子,里面有结构支撑的
  • 2022-07-23 22:21

    科学家会做好的,我们不用瞎指挥,美国不一定好,中国不一定差

  • 2022-07-23 16:49

    虽然我没有专业知识,但是我觉得为了好看花点成本是必须的。

    最强键盘兔 回复:
    卡牌游戏皮肤大户了属于是[得瑟]
  • 2022-07-24 03:43

    键盘侠和搞航空的比专业。[得瑟]这种文章看个标题就够了。

  • 2022-07-23 09:20

    这就是告诉韩国人火箭要用铝外皮儿

    bjw 回复:
    厨师用的食材都是一样的,普通厨师能烧出特级厨师的味道来吗?各种商品上也都有配料表,知道配料表就能生产出产品了吗?
  • 2022-07-23 11:24

    那么薄不会被大气层烧化吗?

    用户15xxx72 回复:
    火箭头部有隔热瓦,火箭飞的时候头部破开大气==》,箭身与摩擦会小很多。
  • 2022-07-23 19:55

    刷漆有无数个原因,但是对于高精尖科技来说,美观这个理由绝对排到最后面

  • 2022-07-23 22:11

    除了马斯克那货,老美其他火箭哪个不刷漆?火箭要是能烧煤省钱马斯克肯定安排上[汗]东风一和东风41都能上天,可是能一样吗?[汗]

  • 2022-07-24 10:39

    这胖5咋比我买的模型短一截[得瑟]

  • 2022-07-24 11:49

    我早就说过,火箭就得烧无烟煤,非不信[呲牙笑]

  • 2022-07-24 12:06

    发射成本这么高,运载能力又不够大,为什么不建造一条用于航天发射的电磁加速器,把火箭的点火速度从零提高到1000千米每小时,这样才能提高火箭的运送能力

  • 2022-07-22 23:56

    我觉得火箭得烧煤,最好是水洗煤

  • 2022-07-23 10:29

    隔热涂层。

  • 2022-07-23 20:05

    键盘专家又要出动了

  • 2022-07-23 22:44

    各国的技术不一样而已,反正我不会造火箭,会造的想干嘛就干嘛

  • 2022-07-23 11:06

    科学家和专家可是两个概念,要相信科学

  • 刷漆防腐防漏,还有一点就是便于观察探测

  • 2022-07-23 18:47

    发射一次需要多久

  • 2022-07-23 23:39

    到底是不是真的我不知道,但以目前的现状来说,大多数人都相信他真的是图好看的[得瑟]

  • momo 2
    2022-07-24 10:11

    不刷漆和刷漆差不了几度吧

  • 2022-07-24 11:07

    航天中心不知道多少专家教授,这些可不是网上的教授,都是真才实学的高学历研究员,火箭材料都是精心研究认证过的,三流营销号也就传播下谣言的本事了,懂个屁啊

  • 2022-07-24 11:08

    但如果让太阳光穿过三棱镜,你就会发现阳光其实是由红橙黄绿青蓝紫七种颜色构成的。

  • 2022-07-24 07:05

    别光拿厚度说事,这明显是材料升级了,在同等强度情况下可以做到更薄,小编有误导大众之嫌

    冷叶薇凉 回复:
    看标题其实我能猜到这是正经的科普文章,但是为了多点击取这样的标题。问题在于,这样的标题是给人舞蹈的?就比如说谣传赵本水死了,结果标题出个《赵本水死了?》文章进去再说没死,逻辑也许没问题,但是传播语境上会一直丢失信息,特别是口语传播和网络搜索。你说一句不要去想大象,那人家肯定想到大象。你扯猪牛羊鸡鸭狗这些,人家才不会去想那大象
  • 2022-07-24 16:09

    都装大明白

  • 2022-07-24 17:11

    某些人为什么会感觉他们比航天科研院的人还要懂航天器?不要拿你的兴趣,去挑战人家的专业,如果你认为你比他们强,航天科工和航天集团欢迎你去应聘

  • 2022-07-23 03:48

    有道理,必须支持!

  • 2022-07-23 02:33

    特斯拉用不锈钢,可以反复使用,大幅降低发射成本。又落后了

  • 2022-07-23 09:35

    不刷漆不省点钱??

  • 2022-07-23 10:43

    不懂不要装懂;瞎说!不要影响正常工艺

  • 2022-07-23 19:27

    哈哈,郭德纲说的真好啊,火箭专家要是看你们一眼都算他输了。

  • 2022-07-23 21:15

    胖5

  • 2022-07-23 11:08

    好多大聪明。

  • 2022-07-23 23:34

    为什么美国星舰不需要防热?

  • 2022-07-23 22:14

    看样子我屋顶还要再刷层白漆

  • 2022-07-24 16:54

    上天了吗

  • 2022-07-24 12:57

    刷漆就是浪费,直接干就完了

  • 2022-07-23 00:29

    今天发射?

  • 2022-07-23 01:23

    人科学家研究多少年的成果,还比不上你抖一下机灵?[得瑟]

  • 2022-07-23 11:54

    用苫布盖上

  • 2022-07-23 16:50

    所有导弹火箭的外壳都很薄……包括107火……

  • 2022-07-24 09:37

    那是烧蚀涂料,还油漆呢。

  • 2022-07-23 23:35

    反正我第一眼看到我就觉得不是油漆,应该是防腐或者同样也能起到抗摩擦效果的东西

  • 2022-07-24 12:59

    电镀下?镜子一样!

  • fun
    2022-07-24 07:58

    就你懂!

  • 2022-07-24 20:56

    我来捋一下未来的航天发射的利润点。目前包括通信,定位,侦查 还有天气预报。而未来的利润点在于航天旅游。外星采矿 无人智能工厂 中国人在绵阳头铁搞人造太阳,不就是为了未来的。月亮上的氦,3做准备的吗?一旦成功之后配上未来无人工厂。月球的汉三就成了我们人造太阳的核心燃料。这玩意儿能解决掉中国千年的能量来源。

  • 2022-07-24 09:05

    猎鹰九号用了十几次了

  • 说这么多其实就是为了好看

周志宏

简介:看小小寰球,谈大千世界