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橡胶在军事中的的应用

作者:       编辑:       来源: | 发布日期:2022-08-15       浏览次数:1

橡胶为什么有密封、减振功能呢?这要从它的分子结构说起。无论天然或合成橡胶都是高分子聚合物,其分子是由千万个结构相同的链节聚合成线性的大分子。就说天然橡胶,它是由1.5~2万个异戊二烯单体连成的大分子,细长的分子链呈卷曲状态,受应力作用时卷曲分子链被拉长,可产生原长度10倍以上的变形,去除应力后其回缩至初始状态形成橡胶独有的高弹性变形。橡胶的微观结构像一团乱棉纱,每个细长大分子带有许多官能团。这些基团在化学药剂(硫化剂)的作用下可以相互交联(硫化),使生胶线团结构转化成网状结构。分子链的化学交联点和大分子链间物理的缠结,限制了橡胶大分子整体流动,而交联点间分子链段仍处于热运动状态,在应力作用下链段运动要克服分子间内摩擦,使外加的机械能转变成热能而损耗。橡胶的低模量、大变形,分子间内摩擦使机械能转变成热能而耗散——这就是橡胶具有密封、减振降噪功能的主要原因,也是区别其它材料的最大特点。

航空装备有许多零部件是用于贮存和传输流体的(如燃油),零件间连接处的间隙就是泄漏通路,借助橡胶的弹性使连接件紧密贴合,堵塞间隙、阻止流体渗出和逃逸,就起到了密封作用。由于零件间连接形式不同,采用的密封结构也有较大差异。两个零部件相对静止间隙的密封称固定密封,采用各种截面形状密封件很多,有圆形、矩形、蕾形、V形的密封圈和垫片等。两个有相对运动的零部件间隙的密封称活动密封,如液压系统伺服机构作动筒活塞头和杆可采用圆截面O形圈密封,油泵的旋转轴用唇形皮碗(油封)密封件。舱体、门窗、口盖结构则是采用各种截面形状的橡胶型材,借助型材凸缘、空腔的弹性压紧在被密封表面形成的接触应力起密封作用。战斗机座舱采用充气密封胶带,充气后胶带凸起压在机身的边框内,保证座舱的气密性;放气后胶带恢复至原形状,座舱与机身出现间隙很容易打开座舱。这些密封作用是在过盈配合下橡胶被压缩,其弹性恢复对密封表面形成接触应力保证流体不会泄漏。对于飞机的成形板材、加强肋和桁条通过铆接、螺栓连接和焊接组装的结构件,其形状复杂、尺寸大,很难用橡胶密封件进行密封,而用密封剂涂覆在接口的缝内和表面经室温硫化,形成粘附在接口间的弹性胶膜,就可达到密封作用。如果零部件刚度大、变形小,可在金属结构件上加工出沟槽,在沟槽内充填不硫化密封剂(俗称腻子)叫做沟槽密封。这种密封形式应用十分广泛,除飞机客舱和整体油箱、宇宙飞船壳体结构外,火车和船舶厢体、房屋建筑、污水处理沉淀池密封等,都采用膏状密封剂涂覆到接触的结构表面和间隙内,借助优异的粘接力确保结构密封。

另外,由于航空发动机功率增大,会带来强烈的振动和噪声。最初主要采用垫橡胶板隔离振源,用羊毛毡降低噪声。为了进一步提高减振降噪效果,当前采用粘弹阻尼器、液弹阻尼器吸收振动能,而直升机旋翼系统为消除振动和噪声,常采用橡胶与金属件复合的弹性轴承和频率匹配器。隔离振源、消除共振多用各种结构形状的仪表减振垫。在薄壳结构表面贴覆约束阻尼片,借助粘弹胶层与铝箔间剪切变形以耗损薄壁振动能,即降低飞机蒙皮高频噪声,并可提高疲劳寿命。为了创造一个安静舒适的环境,还用多孔疏松纤维毡和橡胶黏合剂制成隔音板,贴附于舱体壁上,以吸收振动减小噪声的干扰。

由此可见,橡胶材料在军事及国防中的应用非常广泛,尤以航空装备使用最为典型。随着橡胶和新材料技术的不断发展进步,橡胶材料的应用将更加大有可为。

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