Из чего сделаны космические аппараты и ракеты - металлы

There is still time to download: 30 sec.



Thank you for downloading from us :)

If anything:

  • Share this document:
  • Document found in the public.
  • Downloading this document for you is completely free.
  • If your rights are violated, please contact us.
Type of: docx
Founded: 05.04.2021
Added: 08.04.2021
Size: 1.26 Мб


HYPERLINK "https://zen.yandex.ru/tomorrow"Tomorrow | Наука и космос
Из чего сделаны космические аппараты и ракеты - металлы
Есть материалы, которые принято использовать в космической сфере и давайте поговорим об этом подробнее. Не знаю как вам, а мне вот очень интересно из чего же состоит обшивка космического корабля и каким образом они выдерживают нагрузки.
Кстати, на этот вопрос меня натолкнули несколько комментариев под предыдущими статьями. Огромное спасибо за идею, давайте действительно разберемся.

Российская ракета-носитель "Союз" / Роскосмос
Алюминий и его сплавы
Давайте начнем с легендарного алюминия, из которого раньше делали все, что летает. Но времена меняются, стало понятно, что из чистого алюминия конструкция не прочная. Хотя есть и преимущества, такие как то, что алюминий легче стали и очень пластичный материал.
Следующий уровень был изготовление сплавов из алюминия. Первым таким сплавом был сделан дуралюмин, созданный в 1909 году. Это сплав из алюминия, меди и марганца, что улучшает в итоге прочность и жесткость материала. Только минус в этом сплаве оказался неожиданным и неприятным - его нельзя варить, а значит соединения из данного сплава можно только штамповать.

Российская ракета-носитель "Союз" / Роскосмос
Так, как же используется сплав из алюминия в ракетах. В связи как раз с этим минусом с соединением, то под высоким давлением конструкция не сможет быть герметичной (заклепки - это узкое место). Именно поэтому сплав из алюминия принято использовать на "сухие" отсеки.
В конце двадцатого века появился новый вид сплава алюминия с литием. Литий добавлял легкости материалу. Из такого сплава был сделаны баллоны для водорода на ракете "Энергия" и этот же сплав для баллонов используют "Шаттлы".

Фотография запуска ракеты-носителя "Союз" / Роскосмос
Ну и следующим уровнем работы с алюминием стал боралюминиевый композит. Здесь ситуация поменялась и у алюминия была поставлена иная задача, нежели раньше. Задача алюминия в данном композите - это удержание высокопрочных волокон бора. Например, это решение использовано между баками последней модификации разгонного блока "ДМ-SL".
Железо и сталь
Ну здесь, конечно же, мы будем рассматривать железо с точки зрения разнообразных высокопрочных нержавеющих сталей. Сталь во многом выигрывает у алюминия, например, сталь жестче и гораздо лучше переносит вибрацию и нагрев, кстати сталь и дешевле во многих случаях.
А вот тут давайте-ка будем вдаваться в цифры, да простят меня читатели, которым цифры не интересны. А мне вот, очень! Толщина стенок двигательного отсека у первой американской межконтинентальной ракете Atlas была из тонкостенной нержавеющей стали составляла 1,27 миллиметра в самой большой толщине, а у самого верха использовалась толщина 0,254 миллиметра.

Разгонный блок Centaur / NASA
Дальше интереснее, водородный разгонный блок Centaur уже был сделан со средней толщиной в 0,127 миллиметров. Такие тонкие стенки способны держать форму только за счет внутреннего давления. Но если вы приглядитесь, то увидите, что столь тонкая стенка может смяться даже под собственным весом.
Именно поэтому производство таких отсеков это крайне нелегкая задача для конструкторов и инженеров. Ведь мало того, что нужно произвести тончайший материал, его ещё как-то нужно хранить и как-то доставить до места сборки ракеты.

Разгонный блок Centaur / NASA
Медь
Постараюсь написать короче, потому что статья уже и так большая, не хотелось бы перегружать информацией. Буду проще, медь - это основа для электротехники и теплотехники, потому что медь имеет потрясающую теплопроводность.
Такая теплопроводность используется во внутренней стенке ракетного двигателя, чтобы принять на себя тепло. Вы, конечно же, спросите меня, а какая тогда наружная стенка - она стальная, чтобы это тепло не вышло за пределы камеры сгорания.
У меди есть существенный недостаток, который усложняет жизнь технологам. Дело в том, что чистая медь крайне вязкое вещество и ее очень тяжело резать, именно поэтому бывает чистую медь заменяют хромистой бронзой (0,8% хрома).
Есть ещё нюанс, который я не могу не рассказать, в космосе используются двигатели малой тяги, поэтому применяется ещё и окислитель - азотная кислота или четырехокись азота, в таких случаях медь покрывают ещё и стенкой хрома с той стороны, где подается кислота.

Ракетный двигатель РД-180
Прочие металлы
Так, в космической отрасли используются ещё ряд металлов, думаю, что их и больше, но это основные:
Серебро - пайка серебряными припоями в вакуумной печи или в инертном газе в соединении частей камеры сгорания ракетных двигателей.
Бериллий - используется в космических аппаратах в качестве конструкционного материала из-за способности замедлять и отражать нейтроны в реакторах.
Титановые сплавы - используются для производства газовых баллонов высокого давления, в особенности для гелия.
Про титановые сплавы хочется сказать, что они только начинают заходить в космическую отрасль. Данный сплав обладает необходимыми свойствами для космической отрасли, такими как легкость, прочность и тугоплавкость.