Какво металите строят космически кораби, разораване безкрайните простори на Вселената

индустрия новини

Cherezmesyats бъде точно половин век, първият старт на ракета R-7, kotoryysostoyalsya 15-ти Май 1957. Тази ракета, която все още носи vsehnashih астронавти, е абсолютен триумф на дизайна ideinad строителни материали. Интересно е, че дори и след 30 години posleee старта на 15 май, 1987 г., проведе първото изстрелване ракета "Energia", което е, а напротив, използвани ekzoticheskihmaterialov маса достигне преди 30 години.

Когато Сталин postavilpered Корольов задача на копиране на V-2, много от материалите й бяха novydlya след съветската индустрия, а от 1955 вече ischezliproblemy който може да попречи на дизайнерите да преведат идеи. Ktomu материали, използвани при създаването на R-7, дори и в 1955godu не е нещо ново - в действителност е било необходимо да се вземат предвид за колко време парите в масово производство ракети. Следователно, eekonstruktsii стомана основа дълго усвоили алуминиеви сплави.

Ranshemodno алуминий се нарича "крилат метал", подчертавайки, че eslikonstruktsiya не се движи по земята или по релси, както и лети, за onaobyazatelno трябва да бъдат изработени от алуминий. В действителност krylatyhmetallov много, а това определение отдавна излезе от мода. Няма съмнение, че алуминият е добър, евтин достатъчно, неговите сплави са относително трайни, onlegko обработват и т.н. Но един алуминиев самолет не е postroish.A в бутални самолети, и дърво е доста относително (дори vrakete P-7 в отделението за инструмент има шперплат стени!). Unasledovavalyuminy от авиацията, този метал започна да се насладите и raketnayatehnika. Но тук е нещо, което току-що разкри ограничеността на възможностите му.

"Winged метал", един от любимците на самолети. Чист алуминий е три пъти по-лек от стомана, много гъвкава, но не много трайни.

Chtobyon беше добър строителен материал, от което представлява delatsplavy. Исторически погледнато, първата беше дуралуминий (дуралуминий дуралуминий като myego често наричат) а - е името, дадено на сплав германската фирма vpervyeego предложен през 1909 г. (от град Дюрен). Тази сплав с изключение на алуминий, съдържа малки количества мед и манган, rezkopovyshayuschie своята сила и твърдост. Но има един дуралуминий и недостатъци: не може да се заваряват и подпечатана трудно (необходима термична обработка). Polnuyuprochnost спечели с течение на времето, този процес се нарича "стареене", апостол на термична обработка са били на възраст сплав е необходимо отново. Затова iznego части, свързани с нитове и болтове.

Ракетата той е добър само в "сух" отделения - занитени строителство не гарантира poddavleniem цялост. Сплави, съдържащи магнезий (обикновено не повече от 6%), и mozhnodeformirovat заваряване. Това е тяхната най-ракета R-7 (vchastnosti, са направили всичко на резервоарите).

Американските inzheneryimeli преди по-силни алуминиеви сплави, soderzhaschiedo дузина различни компоненти. Но преди всичко, нашите сплави proigryvalizaokeanskim разпръсна свойства. Ясно е, че различни проби mogutnemnogo се различават по състав, и това води до разлика в mehanicheskihsvoystvah. Дизайнът често трябва да не се разчита на srednyuyuprochnost, като минимум, и да гарантират, че при nashihsplavov може да бъде значително по-ниско от средното.

През последното тримесечие XXveka напредък в индустрията е довело до появата на алуминий-litievyhsplavov. Ако се изпраща тази добавка на алуминий в сила само nauvelichenie, след това се оставя да се направи литиев сплав забележимо boleelegkim. резервоар "Energia" ракета водород е направен от алуминиево-литиева сплав, то се прави сега, и танкове "Космическата совалка".

Накрая, най-екзотичен материал на базата на алуминиев - boralyuminievyykompozit където алуминий се определя същата роля като епоксидна смола vstekloplastike държи заедно с висока якост влакната на бор. Etotmaterial току-що започна да пуска корени в космическа програма е направила домашното -от ферма между резервоарите последна промяна razgonnogobloka "ДМ-SL", участващи в проекта "Sea Launch".

Vyborkonstruktora през последните 50 години е станал много по-богати. Въпреки kaktogda, а сега алуминий - метал №1 в ракетата. Но, разбира се, ести редица други метали, без която не може да лети ракетата.

Nezamenimyyelement всички инженерни съоръжения. Желязо под формата raznoobraznyhvysokoprochnyh неръждаеми стомани - второто приложение vraketah метал.

Навсякъде, където натоварването не е разпределена на bolshoykonstruktsii, и се концентрира в една точка или няколко точки stalvyigryvaet алуминий.

Станете по-трудно - стомана дизайн, размерите на които не го правят "флоат" под товар, се оказва по-малък pochtivsegda а понякога дори и по-лек от алуминий. Steel luchsheperenosit много вибрации е по-толерантни на топлина, по-евтино стомана zaisklyucheniem най-екзотичните разновидности на стомана, в крайна сметка, е необходимо dlyastartovogo съоръжения, без които ракетата - Ами, знаете ли.

Noi ракетни резервоари могат да бъдат направени от стомана. Изненадващо? Да. Въпреки pervayaamerikanskaya Атлас междуконтинентални ракети, използвани танкове imennoiz тънкостенни от неръждаема стомана. За да raketavyigrala стомана от алуминий, много трябваше да се промени радикално. Tolschinastenok резервоари в отделението за двигателя е достигнал 1.27 mm (1 / 20dyuyma) по-горе се използват тънки листове, а дебелината на резервоара verhakerosinovogo е само 0,254 милиметра (0,01dyuyma). А водород горния етап Centaur, направени от такъв zheprintsipu, има дебелина на стената само бръснач - 0,127millimetra!

Следователно такава тънка стена somnet дори при sobstvennoytyazhestyu образуват притежава изцяло от vnutrennegodavleniya: след производство на кутии са запечатани, nadduvayutsya ihranyatsya при повишено вътрешно налягане.

В protsesseizgotovleniya стена подпряна вътре специални държачи. Samayaslozhnaya етап от този процес - заваряване на цилиндрична chasti.Ee непременно трябва да изпълнява с едно минаване, в резултат на неговите vtechenie шестнадесет часа направих няколко отбора заварчици в dvepary всеки; команда заменят взаимно в четири часа. Когато etomodna на два чифта работещи вътре в резервоара.

Твърд, за да сте сигурни, работата. Но това ракета американски Джон Глен първи път отидох naorbitu. И тогава тя имаше дълга история и славно, и блок Centaurletaet и до днес. В "V-2", наред с други неща, случаят също stalnym- на стомана напълно изоставени само на ракета R-5, има stalnoykorpus оказа излишна поради отделяне на главата.

Що за метал може да се постави на мястото дърво "на ракетата?" Отговорът може да изглежда очевидно. Титан? Оказва се, не.

Osnovnoymetall електрически и термични методи. Не е ли странно? Dovolnotyazhely, не много силен, в сравнение с стомана - стопяема, мек в сравнение с алуминий - скъпо, но въпреки това nezamenimyymetall.

Цялата точка е чудовищен топлопроводимост на мед - тя е по-голяма от десет пъти с евтина стомана и четиридесет пъти в сравнение sdorogoy неръждаема стомана. Алуминиеви също играе poteploprovodnosti мед, и едновременно при температурата на топене. Нужда etabeshenaya топлопроводимост в сърцето на ракетата - двигателя му. Izmedi направи вътрешната стена на ракетен двигател, от една kotorayasderzhivaet trehtysyachegradusny треска ракета сърцето. За да nerasplavilas стена, тя се прави неразделна - външен, стомана, derzhitmehanicheskie натоварване, и вътрешната, мед, поема топлината.

Vtonenkom празнина между стените е потоци на гориво към izbaka двигателя, и там се оказва, че мед превъзхожда стомана: фактът, че точките на топене се различават по някои трети, термичната проводимост на Avot - десетки пъти. Така че progoritranshe мед стомана стена. Красиви "медни" цвят дюза двигатели R-7 се вижда ясно на всички фотографии и телевизионно покритие на износа на ракети в началото на.

В двигатели R-7 вътрешен "пожар", не izchistoy стена на мед, бронз и хром, съдържащ само 0,8% хром. Etoneskolko намалява топлопроводимостта, но също povyshaetmaksimalnuyu работна температура (устойчивост на топлина) и улеснява zhizntehnologam - чиста мед е много лепкава, трудно да се справя с рязане, и на вътрешния кожух трябва смлян ребро което външната onaprikreplyaetsya. Останалите Дебелината на стената на бронзовия - vsegomillimetr, със същата дебелина и ребрата, а разстоянието между тях - около 4millimetrov.

Колкото по-малка в теглителната сила на двигателя, по-лошо usloviyaohlazhdeniya - по-малко разход на гориво, както и относителната poverhnostsootvetstvenno повече. Следователно, при двигатели ниски тягата използвани nakosmicheskih апарати, е необходимо да се използва не tolkogoryuchee, но също така да се охлади окислител - азотна киселина или азотен тетраоксид. VTAK случаи за защита на мед стената да бъдат покрити с хром toystorony течаща киселина. Но това трябва да бъде смирен, poskolkudvigatel с мед огън стена ефективно.

Spravedlivostiradi се каже, че двигателите с tozhesuschestvuyut стомана вътрешна стена, но параметрите им са, за съжаление, много по-лоши. И това е notonly в мощност или теглителна сила, а не на главния параметър sovershenstvadvigatelya - специфичен импулс - в този случай, тя става по-малко nachetvert, ако не и трета. В "центъра" на двигателите е 220sekund имат добър - 300 секунди, а най-presamyh "готино inavorochennyh" тези, които да "совалка" обратно три броя - 440 sekund.Pravda, тези двигатели с медна стена не толкова към sovershenstvukonstruktsii като течен водород. Керосин двигател dazheteoreticheski това може да бъде направено. Въпреки това, медни сплави право да "свиване" на гориво за около 98% от теоретичната ефективност.

Dragotsennyymetall известен на човечеството от древни времена. Метална, без които neoboytis навсякъде. Тъй като ноктите, който не е бил в ковачницата в izvestnomstihotvorenii, той държи на себе си всички.

Той беше този, който свързва МЕДСО стомана в течен ракетен двигател, а това е може би проява на неговата мистична същност. Нито една от друга konstruktsionnyhmaterialov няма нищо общо с мистика - мистично shleyfvekami простира единствено върху метала. И така, това беше в techenievsey история на употреба от човека, много по-дълго, така че мед или желязо. Какво можем да кажем за алуминий, който бе otkryttolko през деветнадесети век, и се превърна в сравнително евтина и togopozzhe - през ХХ.

През всичките си години на човешката цивилизация uetogo необичайно метал, че това е огромно количество приложения iraznoobraznyh професии. Той е кредитирана с много уникални свойства, хората са го използвали, не само в неговата техническа и nauchnoydeyatelnosti, но и магия. Например, за дълго време се е смятало, че "egoboitsya всички видове зло."

Основният недостатък на този metallabyla висока цена, поради което тя винаги е имала raskhodovatekonomno, по-точно, че е разумно - както се изисква друго приложение, което той дойде с неспокойни хора. Рано или късно той nahodilite или, които с течение на времето с голям успех ilimenshim го свалиха други заместители.

Днес, почти nashihglazah, тя изчезва от перфектна сфера на човешката дейност, като снимка, която в продължение на почти един век и половина направи nashuzhizn повече живописна и хроники - по-надеждни. Преди петдесет (или така) години, той започва да губи позиции в една izdrevneyshih занаяти - монетосечене. Разбира се, тази монета metallavypuskayut днес - но само за нашата забавляват с вас: те отдавна е престанало да бъде собствените си пари и да се превърне в -podarochny стока и колектор.

Може би, когато вече не са необходими izobretutteleportatsiyu физика и ракетни двигатели, nastupitposledny час и друга област на приложение. Но до този момент, за да се намери заместник emuadekvatnuyu се провали, и тази уникална метална остава vraketostroenii от конкуренцията - точно както в лов за вампири.

Dragotsennymmetallom сребро, наречен по-скоро продължение на хилядолетия навик estmetally, които не се считат за ценно, но са много по-dorozheserebra. Вземете най-малко берилий. Този метал е три пъти по-скъпи от сребро, но йон се използва в космически летателни апарати (но не в ракети) Основното нещо той има известен с zamedlyati да отразяваме неутрони в ядрените реактори. Както konstruktsionnogomateriala тя е била използвана по-късно.

Разбира се, nevozmozhnoperechislit всички метали, които могат да бъдат наречени гордо име, "крилати", и не е необходимо в това. метали монопол, което е съществувало в началото на 1950-те години, отдавна беше счупено стъкло преход ugleplastikami.Dorogovizna тези материали забавя разпространението им в odnorazovyhraketah, но те се прилагат в много по-голям самолет. Ugleplastikovyeobtekateli покриващ полезния товар и въглеродни влакна sopladvigateley вече съществуват горните етапи и конкуренция е постепенно nachinayutsostavlyat метални части.

Но с метали, както знаем от историята, хората са работили около десет tysyachlet, и не е толкова лесно да се намери адекватен заместител на тези материали.

Титан и титанови сплави

Най-модерен метъл пространство възраст.

Voprekishiroko общоприетото схващане, титан не е много широко използвана техника vraketnoy - Титанови сплави обикновено се gazovyeballony високо налягане (по-специално хелий). Titanium splavystanovyatsya по-силен, ако ги поставите в цистерни с течен кислород ilizhidkim водород, в резултат на това то помага за намаляване на теглото им. Nakosmicheskom TCS кораб, които, обаче, така че веднъж транспортирани механизми skosmonavtami задвижващи докинг е пневматично, то vozduhdlya съхранява в няколко 36-литрови сачмени цилиндри на титанов srabochim налягане от 330 атмосфери. Всяка бутилка, която тежеше 19kilogrammov. Това е почти пет пъти по-леки от стандартните заваряване ballontakoy същия капацитет, но в продължение на половин натиска!