随着航天技术的发展，对提高航天仪器仪表的精度问题，显得越来越重要。由于航天仪表中的陀螺仪表、加速度计等惯性器件都采用了气浮、液浮和半液浮结构，它的精度一般都要随环境温度变化而有所变化。

在XXX工程中，控制系统的主要仪表是采用气浮结构仪表，它对温度变化十分敏感。例如该系统中的Z表，假定振动，冲击等因素均不考虑，20℃时K11=0，单温度一项变化5℃，就会导致系统超差。而整个控制系统的工作的环境温度为-10——+10℃，在加注液氢液氧时，入口气体温度可下降至零下40℃。但是，仪器控制舱内的温度必须保持在20±3℃温度内，才能使仪表处于正常工作状态。

为了保证仪表的工作精度，一般都采取把仪器仪表置于一个特定的恒温环境中，要保持一个恒温的工作条件，现在一般都采用一个温控系统来保证。无论采用电子控制还是电器控制的温控系统。一般都是由加热元件，温度指示器、温度传感器和温控调节线路等四部分组成。由于系统结构设计的限制，对加热器的重量和体积必须控制，加热器和绝热材料是被安置在10毫米厚的夹层间隙中，这对加热器的设计和制造都提出了较苛刻的要求。在XXX工程整个温控加热器中，采用了一块上罩曲面加热片，一块下罩加热片和二块侧板加热片组成电加热系统，总功率为一千瓦。 各加热器功率分布参数见表一

电加热器基本由电阻丝、绝缘材料和引出线组成。由于结构尺寸的限制，故而要求加热器结构简单、重量轻、安装方便、安全可靠。因此采用胶粘接剂把它们联接在一起是最理想的。最初曾用204酚醛胶来糊制加热器。但是，由于204酚醛胶固化工艺复杂，需要高温加压固化成型，而且固体含量低、浸润性差，玻璃布出现分层造成电阻丝短路。经多次分析讨论，采用环氧玻璃钢材料制成了整体、薄壳、均布加热形式的曲面电加热器。

二、环氧玻璃钢曲面加热器的特点

环氧玻璃钢加热器是以环氧树脂作为胶粘剂，以玻璃纤维作增强剂，用湿法成型工艺制作而成的。

环氧玻璃钢加热器的特点

1、结构紧凑，整套加热器都是球曲面薄壳结构，厚度只有2毫米，把它安装在基座和罩壳内壁之间，几乎不占多少空间。

2、重量轻、比强度高（见表二）。

玻璃钢的比强度是硬铝的1.8倍左右，制作同样体积的加热器，使用玻璃钢其重量可大大地减轻，这对航天工业领域来说，意义尤为重大。

3、加热速度，加热器接通电源后，给予适当的搅拌，温度就可均匀。这是由于曲面加热器是大面积分散性加热，加热器又是直接被安装在基座内壁，传热方式不但通过加热器本身幅射热量，而且又能通过铝壳体传导热量。因而减少了由于加热梯度而造成的温度不均匀性。

4、良好的热性能：环氧玻璃钢一般能在130℃以上的温度下长期工作，这时XXX工程加热器要求它能在110℃温度下使用，就显示出它的优越性了。环氧玻璃钢在高温下所产生的热应力也比金属小。

5、良好的电性能：环氧玻璃钢是一种良好的电气绝缘材料，它不受电磁作用影响，这对制作电加热器特别重要，因为加热器的电阻丝之间间隔距离很短，仅几毫米。安装方式又是直接固定在铝制壳体上，如没有良好的电气绝缘性能，加热器就无法正常工作。本文介绍的电加热器玻璃钢材料常温击穿强度可达到38千伏/毫米。

6、可靠性好：以环氧玻璃钢制作的加热器清洁度高，不需要考虑其它任何保护装置。电阻丝被牢固地固定在环氧玻璃钢中间、工作时安全、可靠。

7、工艺性能优越：玻璃钢是一种复合材料，它可以按制品的不同工作条件和负荷的要求，选择合适的合成树脂和增强材料。根据产品形状和尺寸制成所需的成型模具，它成型工艺简单，节省工时。按工艺特点选择成型方法。环氧玻璃钢适合于整体成型，因而对大面积，形状复杂的曲面产品的加工更为合适，可以减少结构另件数量。

另外，环氧玻璃钢也有不足之处，如弹性模量低。由于加热器直接装在铝基壳上，不受外力作用，对刚性要求不高，只要选择合适的树脂和合理的配方、固化工艺、是能够克服这些问题的。

三、环氧胶的配方设计：

胶粘剂的性能好坏，直接影响到所制作的加热器的电气机械和加工工艺性能。技术条件要求加热器要长期在低温环境下存放，并要求在高温条件下工作。当环氧玻璃钢加热器接通电源后，电流流过电阻丝，产生了热量，使整个加热器发热，达到热态平衡时，加热器的表面温度一般要达到110℃以上。在这样高的温度条件下正常工作，就必须要求它有良好的电绝缘性和耐热老化性。整个加热器由电阻丝、玻璃纤维布、氟塑料引出线和胶粘剂等几种主要材料组合，除胶粘剂外其它几种材料都能耐高温。所以胶粘剂性能的好坏直接影响加热器的各种性能。

环氧胶粘剂配方：（按重量比）

E-51环氧树脂 100份

F-44酚醛环氧树脂 25份

269环氧稀释剂 12份

2-乙基-4-甲基咪唑 8份

从配方中，我们可以看出，它是以E-51环氧树脂作为基料，该树脂系低分子量的通用性双酚A型环氧树脂，它是线型的高分子化合物，在它的分子结构的末端，有两个活泼的环氧基团，具有很强的反应力，在遇到带有活泼氧原子的胺、酸酐、苯酚等有机化合物时，环氧基就很容易在第二个碳链上裂开，形成新的化学键。此外，在环氧树脂的分子结构中，还含有羟基和醚键等活性基团，它们都同环氧基一样，对金属和非金属等多种材料有牢固的结合力，双酚A环氧树脂除了有较强的粘合力之外，还有许多其它优点，如固化时不需要加压，也没有溶剂和低分子挥发物放出。因而以它作为基料制作的玻璃钢加热器气泡少，性能好。

为了提高玻璃钢的耐热性，在配方中加入耐高温的F-44酚醛环氧树脂来改性。F-44酚醛环氧树脂系热塑性线型高聚物。它与双酚A型环氧树脂一样，也可用胺类或酸酐类固化剂交联成为网状结构的热固性塑料。它除有E型环氧树脂特性外，并有较高的耐热性和较高的抗拉强度。但该树脂的粘度较大不利于施工。

为了改善加工工艺性，便于施工，加进稀释剂是必不可少的。

稀释剂主要用来降低环氧树脂粘度，使胶料有较好的浸润力，有利于控制环氧树脂与固化剂的反应热，延长胶料的适用期。

稀释剂有两种：非活性稀释剂与活性稀释剂。

非活性稀释剂，纯属物理加入过程，不与环氧树脂及固化剂进行反应，用量大时，固化物性能会变坏。我们在配方中选用了269环氧活性稀释剂，它属于脂环族等系例环氧化合物。它的学名为二氧化二戊烯，国外同类产品名称：UnoxEpoxide269.。它是一种高沸点（243℃）、低粘度（20℃时8.4厘泊）微带淡黄色的透明液体，分子量为168.22，环氧值0.9-1.0，20℃时比重1.0326。269环氧活性稀释剂对双酚A环氧树脂的稀释作用特别好。以10%加入量，使树脂的粘度降低4.5倍，延长凝胶时间1.5倍。固化后的热变形温度几乎不变，弯曲强度提高2/3倍。

胶粘剂配方中采用的固化剂系含氮杂环族的2-乙基-4-甲基咪唑。它在常温下呈粘稠状液体，其沸点152-154℃，比重1.080与E-51环氧树脂和F-44酚醛环氧树脂有良好的混溶性，用它作固化剂具有气味小、毒性低、用量少，固化温度低、中温固化高温使用等特点，固化后的产物具有良好的耐热性和电性能。在60℃低温下使双酚A型环氧树脂固化，固化后产品马丁耐热达110℃左右。

用以上四种材料配制的胶粘剂适用期达20小时以上，制成的玻璃钢加热器具有良好的电气、机械性能和耐热老化性能。