Alumīnija sakausējums raķešu degvielas tvertnei
Konstrukciju materiāli ir cieši saistīti ar virkni jautājumu, piemēram, raķešu korpusa konstrukcijas dizainu, ražošanas un apstrādes tehnoloģiju, materiālu sagatavošanas tehnoloģiju un ekonomiju, un tie ir galvenie faktori, kas nosaka raķešu pacelšanās kvalitāti un kravnesību. Saskaņā ar materiālu sistēmas izstrādes procesu raķešu degvielas tvertņu materiālu izstrādes procesu var iedalīt četrās paaudzēs. Pirmā paaudze ir 5. sērijas alumīnija sakausējumi, tas ir, Al-Mg sakausējumi. Reprezentatīvie sakausējumi ir 5A06 un 5A03 sakausējumi. Tie tika izmantoti P-2 raķešu degvielas tvertņu konstrukciju ražošanai 20. gadsimta 50. gadu beigās un tiek izmantoti arī mūsdienās. 5A06 sakausējumi, kas satur 5,8% Mg līdz 6,8% Mg, 5A03 ir Al-Mg-Mn-Si sakausējums. Otrā paaudze ir uz Al-Cu bāzes veidoti 2. sērijas sakausējumi. Ķīnas Long March sērijas nesējraķešu uzglabāšanas tvertnes ir izgatavotas no 2A14 sakausējumiem, kas ir Al-Cu-Mg-Mn-Si sakausējums. No 20. gs. 70. gadiem līdz mūsdienām Ķīnā uzglabāšanas tvertņu ražošanā sāka izmantot 2219 sakausējuma sakausējumu, kas ir Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti sakausējums, un to plaši izmanto dažādu nesējraķešu uzglabāšanas tvertņu ražošanā. Vienlaikus to plaši izmanto arī ieroču palaišanas zemas temperatūras degvielas tvertņu konstrukcijā, un šis sakausējums nodrošina izcilas zemas temperatūras īpašības un visaptverošu veiktspēju.
Alumīnija sakausējums kabīnes konstrukcijai
Kopš nesējraķešu izstrādes Ķīnā 20. gs. sešdesmitajos gados līdz mūsdienām nesējraķešu kabīnes konstrukcijā dominē pirmās un otrās paaudzes alumīnija sakausējumi, ko pārstāv 2A12 un 7A09, savukārt ārvalstīs ir ieviesta ceturtās paaudzes kabīnes konstrukcijas alumīnija sakausējumi (7055 sakausējums un 7085 sakausējums), kas tiek plaši izmantoti to augstās izturības īpašību, zemās rūdīšanas jutības un iecirtuma jutības dēļ. 7055 ir Al-Zn-Mg-Cu-Zr sakausējums, un 7085 arī ir Al-Zn-Mg-Cu-Zr sakausējums, taču tā piemaisījumu Fe un Si saturs ir ļoti zems, bet Zn saturs ir augsts – 7,0–8,0 %. Trešās paaudzes Al-Li sakausējumi, ko pārstāv 2A97, 1460 utt., ir izmantoti ārvalstu kosmosa rūpniecībā to augstās izturības, augstā moduļa un lielās pagarinājuma dēļ.
Ar daļiņām armētiem alumīnija matricas kompozītmateriāliem ir augsta moduļa un augstas izturības priekšrocības, un tos var izmantot, lai aizstātu 7A09 sakausējumus pusmonokoku kabīnes stieņu ražošanā. Ķīnas Zinātņu akadēmijas Metālu pētniecības institūts, Harbinas Tehnoloģiju institūts, Šanhajas Dzjaotunas universitāte u.c. ir paveikuši lielu darbu ar daļiņām armētu alumīnija matricas kompozītmateriālu izpētē un sagatavošanā, sasniedzot ievērojamus panākumus.
Al-Li sakausējumi, ko izmanto ārvalstu aviācijas un kosmosa rūpniecībā
Visveiksmīgākais pielietojums ārvalstu kosmosa transportlīdzekļos ir Weldalite Al-Li sakausējums, ko izstrādājusi Constellium un Kvebekas RDC, tostarp 2195, 2196, 2098, 2198 un 2050 sakausējums. 2195 sakausējums: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, kas ir pirmais Al-Li sakausējums, kas veiksmīgi komercializēts zemas temperatūras degvielas uzglabāšanas tvertņu ražošanai raķešu palaišanai. 2196 sakausējums: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, zems blīvums, augsta izturība, augsta lūzuma izturība, sākotnēji izstrādāts Habla saules paneļu rāmju profiliem, tagad galvenokārt izmanto lidmašīnu profilu ekstrudēšanai. 2098 sakausējums: Al-3,5 Cu-1,1Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, sākotnēji izstrādāts HSCT fizelāžas ražošanai, bet, pateicoties tā augstajai noguruma izturībai, tagad to izmanto F16 iznīcinātāju fizelāžās un kosmosa kuģu Falcon palaišanas degvielas tvertnēs. 2198 sakausējums: Al-3,2Cu-0,9Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, izmanto komerciālo lidmašīnu lokšņu velmēšanai. 2050 sakausējums: Al-3,5Cu-1,0Li-0,4Mg-0,4Ag-0,4Mn-0,1Zr, izmanto biezu plākšņu ražošanai, lai aizstātu 7050-T7451 sakausējuma biezās plātnes komerciālo lidmašīnu konstrukciju vai raķešu palaišanas komponentu ražošanā. Salīdzinot ar 2195 sakausējumu, 2050 sakausējuma Cu+Mn saturs ir relatīvi zems, lai samazinātu rūdīšanas jutību un saglabātu biezās plāksnes augstās mehāniskās īpašības, īpatnējā izturība ir par 4% augstāka, īpatnējais modulis ir par 9% lielāks, un lūzuma izturība ir palielināta, pateicoties augstai izturībai pret sprieguma korozijas plaisāšanu un augstai izturībai pret noguruma plaisu augšanu, kā arī augstai temperatūras stabilitātei.
Ķīnas pētījumi par kalšanas gredzeniem, ko izmanto raķešu konstrukcijās
Ķīnas nesējraķešu ražošanas bāze atrodas Tjaņdziņas ekonomiskās un tehnoloģiskās attīstības zonā. Tā sastāv no raķešu pētniecības un ražošanas zonas, kosmosa tehnoloģiju lietojumprogrammu rūpniecības zonas un palīgtelpas zonas. Tā integrē raķešu detaļu ražošanu, komponentu montāžu un galīgās montāžas testēšanu.
Rakešu degvielas uzglabāšanas tvertne tiek veidota, savienojot cilindrus ar garumu no 2 m līdz 5 m. Uzglabāšanas tvertnes ir izgatavotas no alumīnija sakausējuma, tāpēc tās ir jāsavieno un jānostiprina ar alumīnija sakausējuma kalšanas gredzeniem. Turklāt savienotājiem, pārejas gredzeniem, pārejas rāmjiem un citām kosmosa kuģu daļām, piemēram, palaišanas transportlīdzekļiem un kosmosa stacijām, arī jāizmanto savienojošie kalšanas gredzeni, tāpēc kalšanas gredzeni ir ļoti svarīgs savienojošo un konstrukcijas daļu veids. Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. un Northwest Aluminum Co., Ltd. ir paveikuši lielu darbu kalšanas gredzenu pētniecībā un attīstībā, ražošanā un apstrādē.
2007. gadā Southwest Aluminum pārvarēja tehniskas grūtības, piemēram, liela mēroga liešanu, kalšanas sagataves atvēršanu, gredzenu velmēšanu un auksto deformāciju, un izstrādāja alumīnija sakausējuma kalšanas gredzenu ar 5 m diametru. Sākotnējā serdes kalšanas tehnoloģija aizpildīja vietējo robu un tika veiksmīgi pielietota Long March-5B projektā. 2015. gadā Southwest Aluminum izstrādāja pirmo īpaši lielo alumīnija sakausējuma kopējo kalšanas gredzenu ar 9 m diametru, uzstādot pasaules rekordu. 2016. gadā Southwest Aluminum veiksmīgi iekaroja vairākas galvenās serdes tehnoloģijas, piemēram, velmēšanas formēšanu un termisko apstrādi, un izstrādāja īpaši lielu alumīnija sakausējuma kalšanas gredzenu ar 10 m diametru, kas uzstādīja jaunu pasaules rekordu un atrisināja būtisku tehnisku problēmu Ķīnas lieljaudas nesējraķetes attīstībai.
Rediģēja Meja Dzjana no MAT Aluminum
Publicēšanas laiks: 2023. gada 1. decembris
