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作者： 记者 唐琳 来源： 发布时间：2016-11-16 20:31:31
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从诞生之日起，中国建材总院就承担起服务军工的使命。从无到有，从小到大，从仿制到自行研制，一代又一代的建材总院人在军品配套任务中勇挑重担、精益求精、开拓创新、无私奉献，承担了大量从常规到尖端的军品配套任务，为我国武器装备的现代化做出了重要贡献，书写下一段段传奇。
当人们为中国拥有首个真正意义上的空间实验室而自豪时，当人们对“天宫二号”的空间实验项目感到好奇时，当人们对即将到来的飞船对接翘首期盼时，恐怕很少有人知道，“天宫二号”能够翱翔太空，离不开中国建筑材料科学研究总院科学家们的创新与付出。
在“天宫二号” 成千上万个元件中，有一个决定航天器姿态控制的核心元件——耐辐照石英玻璃。它必须具有优异的耐宇宙射线辐照、滤紫外线、热稳定及光学性能，确保自控系统在恶劣环境中长期稳定运行，保证“天宫二号”在茫茫宇宙中不会迷失方向。这个核心元件就来自中国建材总院。
其实，这只是中国建材总院服务军工、助力国防鸿篇巨著中短短的一章。上至空间实验室、人造卫星、战斗机，下至坦克、装甲车；大到航空母舰、小到微光夜视仪；在国防装备建设的每一个方向，在人民军队走向现代化的每一段征程中，处处都有中国建材总院的身影。
“心系戎马报国志，矢志不渝谱华章。”
六十多年，中国建材总院伴随共和国一起成长；六十多年，中国建材总院也用自己独特而不可替代的角色护卫着共和国的安宁。
护佑空中卫士 摘取“玻璃加工技术之花”
在武器装备中，玻璃是用到较多的材料之一。不论是飞机、舰船、装甲车辆还是单兵装备，玻璃透明件都是主要元件。由于战场环境的特殊性，要求安装在武器装备上的玻璃材料具有与普通民用玻璃完全不同的特性。
由于拥有普通玻璃无可比拟的高新特性，各种吸纳了高科技的玻璃材料在现代军事技术领域里占据着其他材料无法替代的地位。可以说，玻璃制品的研发和生产水平已成为一个国家国防材料发展水平的重要标志之一。
比如在运输机、战斗机、直升飞机中普遍用到的航空玻璃，虽然占飞机的整个比重很小，但却关系到驾驶员和飞机的安全。
航空玻璃是由无机硅酸盐玻璃与有机透明材料复合而成，是飞机上重要的光学结构件。根据各种飞机的技术要求，它必须具有多种功能。一是作为飞机的结构件，必须具有足够的强度，以承受飞机座舱压力、气动载荷、机体结构载荷等；二是作为透明观察窗，必须具有良好的光学性能；三是必须具有使用可靠性和较长的使用寿命。此外，还要求具有防弹、抗鸟撞的安全性以及防冰去霜、隐身等功能。
这些技术要求的特殊性，使航空玻璃的制造几乎涵盖了玻璃制造的所有高精尖技术，被称作“玻璃加工的技术之花”。
建国后，中国建材总院的科学工作者肩负使命，刻苦攻关，终于在1958年摘下了这朵玻璃加工领域的高难度之花，研制成功了我国第一块飞机防弹玻璃。之后又相继研制成功30多个品种60多种规格的航空玻璃，满足了包括歼击机、轰炸机、运输机等国产全部机种的配套需要。
2016年7月6日，我国自主研发的运-20大型运输机，正式列装空军航空兵部队。这种200吨级、大型、多用途运输机，在国际维和、战略投送等方面大幅提升了空军作为战略性军种的地位和作用。
但军迷们并不了解，这架昵称“胖妞”的大型运输机的风挡玻璃就诞生在中国建材总院。运-20的风挡玻璃具有三层化学增强层合结构，是目前国内面积最大的曲面电加温飞机风挡玻璃，光学性能和除霜除雾功能良好、抗鸟撞性能高。该部件的顺利研制助力了我国大型运输机早日腾飞，也为人民空军由战术向战略转型提供了强有力的技术支撑。
除歼击机、大型运输机外，中国建材总院还承担了直升机风挡玻璃的研制工作。他们研制成功并装备国产直升机上的风挡玻璃采用目前国际最先进的无机有机层合结构设计，具备抗鸟撞的同时兼备优异的电磁屏蔽功能，为国产直升机的跨越式发展创造了条件。
打造航天器铠甲 构筑国防高边疆
经过60多年的历史积淀和几代科研工作者的不懈努力，中国建材总院不但在航空玻璃领域助力国防，而且与时俱进，随着我国探索太空的脚步和空间科学的发展，进一步研发满足国家航天工程和空间任务的新材料、新产品。
随着高性能太阳能电池以及大型航天器的发展，大尺寸、高强度、高可靠性成为空间用玻璃盖片的发展趋势。例如在轨运行时间要求由8年提高到了15年，对玻璃内部微气泡、杂点等缺陷也提出了近乎苛刻的要求，而我国在相关技术、产品方面尚属空白，太阳能电池帆板在装配、大过载发射、空间收拢打开过程中极易发生电池破损，宇宙高能射线、粒子的轰击在运行过程中也会对电池造成较大损伤，极大地影响到太阳能电池帆板的性能和寿命。
针对上述情况，中国建材总院于2002年开始了高强度抗辐照玻璃盖片的研制攻关，先后突破了低膨胀抗辐照玻璃组成、气氛控制熔制、超薄盖片复合增强等关键技术，研制出新型高强度抗辐照玻璃盖片，在抗辐照、透过率、机械强度等方面达到国际先进水平，盖片破损率由已有盖片的近50%降低到20%以下，填补了国内空白。新材料成功应用于我国首次载人航天“神州5号”飞船等多个空间工程型号上。根据航天工程应用需求，中国建材总院又相继开发出柔性盖片、低二次电子发射盖片等新型空间用抗辐照玻璃，从材料角度推动了我国空间技术和装备水平的发展。
中国建材总院还牵头修订了《耐辐照石英玻璃规范》国家军用标准，以保障各类航天发射任务的顺利实施。二十余年来，中国建材总院已为我国发射的通信、资源、科研等各类卫星及其它各类航天器提供了多批次耐辐照石英玻璃。
如果说耐辐照玻璃为人造卫星和航天器穿上了刀枪不入的铠甲，那么轻质金属表面玻璃化反射镜则为航天器装上了千里眼。人造卫星和航天器上的红外相机就靠它把地球表面看的真真切切。
2014年12月7日11点26分，在我国太原卫星发射中心发射的长征四号乙运载火箭成功将中巴地球资源卫星04星准确送入预定轨道，中国建材总院石英院自主研制的口径500mm铍金属表面玻璃化反射镜和钛合金表面玻璃化反射镜成功应用于该卫星的红外相机系统中。
轻质金属表面玻璃化反射镜是石英院“十二五”期间重大科研成果，具有轻量化、高刚度、导热性好等优点，同时易于装配和固定，是目前我国红外遥感卫星扫描镜最佳的镜体材料。石英院经过十几年的科技攻关，目前已成功研制不同规格轻质金属反射镜十几种，最大规格口径已达到600mm，该产品的研制成功填补了国内空白，技术性能达到了国际先进水平。
2015年11月8日成功发射的遥感二十八号卫星，其光学遥感系统也应用了中国建材总院石英院研制的大尺寸表面玻璃化铍反射镜，目前工作正常。
此外，在航天器推进剂储箱上也能看到中国建材总院的顶尖技术。中国建材总院哈尔滨玻璃钢研究院就承担了“天宫二号”的碳纤维复合材料主承力锥台、热红外成像仪碳纤维底板和碳纤维遮光罩三个项目。由于碳纤维复合材料有着重量轻、可设计、强度高的特点，负责承载推进系统上的四个推进剂储箱。热红外成像仪碳纤维底板和碳纤维遮光罩成功支撑成像系统。
探索光纤世界 炼就火眼金睛
在国防装备中，玻璃纤维虽体型微小，却功用巨大。高光透过率的光纤面板、窗口材料及微通道板等光纤材料已经应用在我国兵器工业重大配套工程中；而非通讯光纤已成为传感、传能、传像、传光的军工产品中不可缺少的重要材料。
特别是现代战争中，为了实现出其不意攻其不备的战术效果，战争双方越来越多地采用远距离及夜间作战。因此，打造一双可以穿透黑暗的火眼金睛，实现全天候作战，成为各国军事技术人员不断追求的目标。在这个背景下，微光夜视技术便应运而生。微光夜视技术是通过带增强镜的夜视镜，对夜天光照亮的微弱目标图像进行增强，以供观察的光电成像技术。
作为微光夜视核心技术之一，光学纤维面板的发明至关重要。作为阴极板的光纤面板，一面是平面，与光导纤维的轴线垂直，另一面是内凹的曲面。利用光学纤维面板传递光学图像，每个像元上的光都被限制在单根光导纤维内传递，减少了光的散射，提高了传递的分辨率。光纤面板可以将平面的图像改变成曲面的图像，能够较好地满足静电聚焦电子光学系统的设计要求，减少像差，大幅提高像管的成像质量。
中国建材总院在玻璃纤维研发上历史悠久。1956年，中国建材总院研制成功我国最早的无碱玻璃纤维。1963年，拉制出中国第一根光学纤维，并制成中国第一根光导纤维束；1977年成功拉制出光导纤维，中国首条光缆通讯线路就是采用建材总院研制的光导纤维；上世纪70年代又研制成功光学纤维面板系列产品；上世纪80年代研制成功微通道板系列产品；以后相继研制成功光电功能材料系列产品。这些在玻璃纤维领域的研发创新满足了国防军工和尖端科技的配套需求。
在微光夜视仪的关键技术研发上，中国建材总院也一马当先。其特种玻璃纤维与光电功能材料研究院自2003 年开始，配套中国超二代微光夜视仪的研发，开展了高灵敏度长寿命防光晕阴极玻璃窗的研发工作。通过在玻璃成分设计、高粘度低缺陷熔制成型和零光圈精密光学加工等关键技术的突破，产品的阴极灵敏度突破750μA/lm，阴极衰退率小于5‰，综合技术水平达到国际领先水平，并实现了批量生产。
2015年7月，北京全国农业展览馆。随着国防科技工业军民融合发展成果展的隆重开幕，近千项具有代表性的重大成果和产品集中亮相。在中国建材总院的展台旁。其中中国建材总院特种玻璃纤维与光电功能材料研究院的光纤传光传像元件引起众多的关注和交口称赞。
近年来，中国建材总院以特种玻璃纤维与光电功能材料研究院为平台，确立了在光学纤维、特种玻璃纤维、无源干扰材料、纤维过滤材料、纤维光电成像器件等学科的优势地位，研制的光学纤维面板、微通道板、电子干扰用镀金属玻璃纤维等系列产品，广泛应用于国防军工，为我国微光夜视、紫外告警等领域提供了关键材料支撑。
锻造特种水泥 为国防强基固本
很多人能够想到特种玻璃材料与军事国防息息相关，但很少有人把水泥与军事联系起来。其实，在国防工程中水泥是不可或缺的重要材料。碉堡，防空洞，人防工事，地下掩体，机场，码头，机库，导弹发射井，桥梁，道路等等这些军事建筑物都离不开水泥。
以火箭导流槽为例，发射远程导弹、人造地球卫星，以及宇宙飞船等的大推力火箭发动机，在试车和发射时，均以排气的形式释放大量能量，导流槽的功能就是要把这种高温高速气流及时按设计方向排走，从而保证火箭发动机的正常工作，导流槽性能的好坏，不仅影响导流槽装置本身的使用功能，而且对火箭本体带来很大的影响。导流槽材料的崩裂飞溅对于发动机也会造成巨大危害，因此，要求导流槽的防热材料应具备特殊性能，比如在高温高速气流冲击下，要有低的烧蚀率；要有很高的热震稳定性，不产生危害性的崩裂和飞溅；要有优良的大气稳定性和耐久性；同时对推进剂要有耐腐蚀性。
1967年，中国建材总院低烧蚀率耐火混凝土研制成功，这种混凝土用于卫星、火箭发射设施中，比水冷式方案具有很多优越性，被中国“两弹一星”元勋钱学森指定为卫星发射的导流槽工程材料。
与此同时，美、苏两国还在使用水冷式方案。中国建材总院自行研发的低烧蚀率耐火混凝土导流槽与美国、苏联相比，具有工程简化投资少的特点，根据设计部门估算，投资量仅为美、苏的1/10。而且，我们的导流槽经久耐用，使用和维护费用低，几乎无需修补，也没有水系统的维护问题。至今，三个卫星发射基地的导流槽材料已经分别运行了20~37年。在酒泉卫星发射中心1968年建立的导流槽，由于型号的更新而放弃不用了，但导流槽仍完好无损。
1990年低烧蚀率耐火混凝土导流槽材料获国家科技发明三等奖。1992年由中国建材总院负责起草的GJB1597-93《火箭发射台导流槽用低烧蚀率耐火混凝土规范》国家军用标准获批准并实施。
之后，中国建材总院又承担了神舟系列飞船发射台的技术保障工作。由于神舟系列飞船火箭推力加大，要求导流槽有更大的可靠性。因此，必须解决提高硬化速度和提高混凝土标号问题。经过反复试验，很快达到了满意结果，使低烧蚀率耐火混凝土的强度由C20提高到C40，提高一倍以上。水泥的硬化速度也由三天能达到的强度提前到一天达到。经神舟1~10号和天宫一号运载火箭的顺利发射，导流槽仍然完好。
除火箭发射台外，我国漫长的海岸线也需要特种水泥。近年来，国际环境瞬息万变，保护国家海洋国土权益的需求愈发迫切。如何能够建设好、利用好海岸线资源，对于堤防安全和国防建设来说都至关重要。
因此，海洋工程建设在国家安全战略中的地位也被提到了空前的高度，特别是在我国南海进行的远海岛礁、沿海国防及港工混凝土工程建设。
中国建材总院的科研人员克服南海岛礁建设过程中无淡水、无集料可用的难题。通过就地取材，利用原本“不符合要求”、含有大量腐蚀性盐分的海水海砂制备出了高性能混凝土，为我国的海洋开发和国防建设提供了有力的技术保障。
半个多世纪以来，中国建材总院孜孜不倦地在水泥材料领域奋力前行。研发出一批拥有自主知识产权、国际领先的新品种水泥，很好地满足了我国在不同时期国防军工的需求。
军民融合 两翼齐飞
近年来，中国建材总院高度重视军民融合工作，积极推进先进技术在国防建设中应用以及军用技术在民用领域的拓展，发展军民两用技术，形成基础材料推动装备发展、装备发展促进基础材料进步的良性互动，实现军民协调发展。
其中最为重要的举措就是充分发挥“兼具材料研究与工程化开发于一体”的强大优势，不断将研发的新产品、新技术应用于军品，推进民用先进技术在国防工业的应用，带动军用关键材料自主化发展，为提升我国军用关键材料的自主化率做出了贡献。
比如，中国建材总院克服了无产品、无资料借鉴、资金投入不足的困难，利用自有资金在短短4年内就成功研发了红外玻璃军用产品并实现批量化生产，突破了制约我国军用红外光电系统的发展瓶颈，成功实现进口替代。
鉴于当前国有企业担负着供给侧改革的重要任务，转型升级迫在眉睫。考虑到传统的国有民口配套企业长期承担了大量的军品配套任务，形成了一大批科技成果专有技术，近年来，建材总院在推动军用技术向民用拓展方面作了有益的尝试，开发了一批高新技术产品并实现了产业化应用。
比如，随着列车时速的持续提升，对高速列车风挡玻璃的要求无论从玻璃结构还是整体性能都越来越接近飞机风挡玻璃。建材总院成功将飞机玻璃抗鸟撞设计、双曲面复杂成型、化学钢化增强等先进技术，应用到高速列车风挡玻璃，显著提升了其风挡玻璃的整体性能，成功实现了成果转化和规模生产。
军民两用技术的双向转移是实现军民融合的重要举措，围绕军民双向需求，建材总院结合实际，坚持保障军品与发展民品相结合，并大力发展军民结合高新技术产业，形成军民结合的产业体系。
其中，玻璃纤维光学传光传像元件就是典型的军民两用技术产品。近年来，在确保军用需求的同时，中国建材总院不断加强传光传像元件国际国内两个市场的开发，目前供货已向军民多元化发展，成为世界上唯一具备光纤面板、倒像器、光锥、微通道板、AVG产品综合配套能力的供应商，促进了军民两用技术，特别是战略性新技术双向互动、协同创新，形成技术发展的良性循环。
国防领域的关键核心技术是买不来的，推进国防科技工业持续健康发展，必须坚定不移地走自主创新之路。
正是因为深谙这一真理，长期以来，中国建材总院始终坚持科技创新，在不断壮大科技实力的同时，探索全新的军民融合、相互促进的科研生产体系，为打破国外技术封锁，解决国防军队建设急需的技术瓶颈问题，付出了艰苦努力。
“雄关漫道真如铁，而今迈步从头越”。面对新的国际形势，面对国家安全新的挑战，这支建材铁军将牢记使命、不负重托，用科技打造大国利器，用自主创新铸造共和国之盾！■
《科学新闻》 (科学新闻2016年10月刊 成就聚焦)
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