Алюмініевы сплаў для ракетнага паліўнага бака
Канструкцыйныя матэрыялы цесна звязаны з шэрагам пытанняў, такіх як праектаванне канструкцыі корпуса ракеты, тэхналогія вытворчасці і апрацоўкі, тэхналогія падрыхтоўкі матэрыялаў і эканоміка, і з'яўляюцца ключом да вызначэння якасці ўзлёту і грузападымальнасці ракеты. Згодна з працэсам распрацоўкі матэрыяльнай сістэмы, працэс распрацоўкі матэрыялаў для паліўных бакаў ракет можна падзяліць на чатыры пакаленні. Першае пакаленне - гэта алюмініевыя сплавы 5-й серыі, гэта значыць сплавы Al-Mg. Тыповымі сплавамі з'яўляюцца сплавы 5A06 і 5A03. Яны выкарыстоўваліся для вырабу канструкцый паліўных бакаў ракеты P-2 у канцы 1950-х гадоў і выкарыстоўваюцца да гэтага часу. Сплавы 5A06, якія змяшчаюць ад 5,8% Mg да 6,8% Mg, 5A03 - гэта сплаў Al-Mg-Mn-Si. Другое пакаленне - гэта сплавы 2-й серыі на аснове Al-Cu. Рэзервуары для захоўвання кітайскіх ракет-носьбітаў серыі Long March выраблены са сплаваў 2A14, якія ўяўляюць сабой сплаў Al-Cu-Mg-Mn-Si. З 1970-х гадоў і па цяперашні час Кітай пачаў выкарыстоўваць сплаў 2219 для вытворчасці рэзервуараў для захоўвання, які ўяўляе сабой сплаў Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, шырока выкарыстоўваецца ў вытворчасці розных рэзервуараў для захоўвання ракет-носьбітаў. У той жа час ён таксама шырока выкарыстоўваецца ў канструкцыі нізкатэмпературных паліўных рэзервуараў для запуску зброі, бо гэта сплаў з выдатнымі нізкатэмпературнымі характарыстыкамі і комплекснымі характарыстыкамі.
Алюмініевы сплаў для канструкцыі кабіны
З моманту распрацоўкі ракет-носьбітаў у Кітаі ў 1960-х гадах і да цяперашняга часу алюмініевыя сплавы для канструкцыі кабіны ракет-носьбітаў пераважна складаліся з сплаваў першага і другога пакаленняў, прадстаўленых маркамі 2A12 і 7A09, у той час як замежныя краіны перайшлі на чацвёртае пакаленне алюмініевых сплаваў для канструкцыі кабіны (сплавы 7055 і 7085), якія шырока выкарыстоўваюцца дзякуючы сваім высокім трываласцям, нізкай адчувальнасці да загартоўкі і адчувальнасці да надрэзу. 7055 — гэта сплаў Al-Zn-Mg-Cu-Zr, а 7085 — таксама сплаў Al-Zn-Mg-Cu-Zr, але ўтрыманне прымесей Fe і Si вельмі нізкае, а ўтрыманне Zn высокае — 7,0%~8,0%. Сплавы Al-Li трэцяга пакалення, прадстаўленыя маркамі 2A97, 1460 і г.д., знайшлі прымяненне ў замежнай аэракасмічнай прамысловасці дзякуючы сваёй высокай трываласці, высокаму модулю пругкасці і высокаму адноснаму падаўжэнню.
Алюмініевыя матрычныя кампазіты, узмоцненыя часціцамі, маюць перавагі высокага модуля пругкасці і высокай трываласці і могуць быць выкарыстаны для замены сплаваў 7A09 пры вырабе паўманакокавых стрингераў кабіны. Інстытут даследаванняў металаў Кітайскай акадэміі навук, Харбінскі тэхналагічны інстытут, Шанхайскі ўніверсітэт Цзяатун і іншыя правялі вялікую працу ў галіне даследавання і падрыхтоўкі алюмініевых матрычных кампазітаў, узмоцненых часціцамі, і дасягнулі выдатных вынікаў.
Сплавы Al-Li, якія выкарыстоўваюцца ў замежнай аэракасмічнай прамысловасці
Найбольш паспяховым прымяненнем у замежных аэракасмічных апаратах з'яўляецца сплаў Weldalite Al-Li, распрацаваны кампаніяй Constellium і Квебекскім RDC, у тым ліку сплавы 2195, 2196, 2098, 2198 і 2050. Сплаў 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, які з'яўляецца першым сплавам Al-Li, паспяхова камерцыялізаваным для вырабу нізкатэмпературных паліўных рэзервуараў для ракетных запускаў. Сплаў 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, нізкая шчыльнасць, высокая трываласць, высокая глейкасць разрушэння, першапачаткова распрацаваны для профіляў каркаса сонечных панэляў Hubble, цяпер у асноўным выкарыстоўваецца для экструзіі профіляў самалётаў. Сплаў 2098: Al-3,5 Cu-1,1Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, першапачаткова распрацаваны для вырабу фюзеляжа HSCT, але дзякуючы высокай трываласці на стомленасць цяпер выкарыстоўваецца ў фюзеляжах знішчальнікаў F16 і паліўных баках для запуска касмічных караблёў Falcon. Сплаў 2198: Al-3,2Cu-0,9Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, выкарыстоўваецца для пракаткі лістоў камерцыйных самалётаў. Сплаў 2050: Al-3,5Cu-1,0Li-0,4Mg-0,4Ag-0,4Mn-0,1Zr, выкарыстоўваецца для вырабу тоўстых лістоў замест тоўстых лістоў сплаву 7050-T7451, якія выкарыстоўваюцца для вырабу канструкцый камерцыйных самалётаў або кампанентаў для запуску ракет. У параўнанні са сплавам 2195, утрыманне Cu+Mn у сплаве 2050 адносна нізкае, што зніжае адчувальнасць да загартоўкі і захоўвае высокія механічныя ўласцівасці тоўстай пласціны, удзельная трываласць на 4% вышэйшая, удзельны модуль пругкасці на 9% вышэйшы, а глейкасць разрушэння павышаецца з высокай устойлівасцю да каразійнага растрэсквання пад напружаннем і высокай устойлівасцю да росту расколін ад стомленасці, а таксама высокай тэмпературнай стабільнасцю.
Кітайскія даследаванні па каваных кольцах, якія выкарыстоўваюцца ў ракетных канструкцыях
Вытворчая база ракет-носьбітаў Кітая размешчана ў зоне эканамічнага і тэхналагічнага развіцця Цяньцзіня. Яна складаецца з зоны даследаванняў і вытворчасці ракет, зоны прымянення аэракасмічных тэхналогій і дапаможнай зоны падтрымкі. Яна аб'ядноўвае вытворчасць дэталяў ракет, зборку кампанентаў і выпрабаванні канчатковай зборкі.
Рэзервуар для захоўвання ракетнага паліва складаецца з злучаных цыліндраў даўжынёй ад 2 да 5 метраў. Рэзервуары выраблены з алюмініевага сплаву, таму іх неабходна злучаць і ўмацоўваць з дапамогай кованых кольцаў з алюмініевага сплаву. Акрамя таго, злучальнікі, пераходныя кольцы, пераходныя рамы і іншыя часткі касмічных апаратаў, такія як ракеты-носьбіты і касмічныя станцыі, таксама павінны выкарыстоўваць злучальныя кованыя кольцы, таму кованыя кольцы з'яўляюцца вельмі важным тыпам злучальных і канструкцыйных дэталяў. Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. і Northwest Aluminum Co., Ltd. правялі вялікую працу ў галіне даследаванняў і распрацовак, вытворчасці і апрацоўкі кованых кольцаў.
У 2007 годзе кампанія Southwest Aluminum пераадолела такія тэхнічныя цяжкасці, як ліццё буйных памераў, раскрыццё каваных загатоўак, вальцоўка кольцаў і халодная дэфармацыя, і распрацавала кавальнае кольца з алюмініевага сплаву дыяметрам 5 м. Арыгінальная тэхналогія коўкі стрыжня запоўніла айчынны прабел і была паспяхова ўжыта на ракете Long March-5B. У 2015 годзе Southwest Aluminum распрацавала першае кавальнае кольца звышвялікага алюмініевага сплаву дыяметрам 9 м, усталяваўшы сусветны рэкорд. У 2016 годзе Southwest Aluminum паспяхова авалодала шэрагам ключавых асноўных тэхналогій, такіх як вальцоўка і тэрмічная апрацоўка, і распрацавала кавальнае кольца звышвялікага алюмініевага сплаву дыяметрам 10 м, што ўстанавіла новы сусветны рэкорд і вырашыла ключавую тэхнічную праблему для распрацоўкі цяжкай ракеты-носьбіта ў Кітаі.
Пад рэдакцыяй Мэй Цзян з MAT Aluminum
Час публікацыі: 01.12.2023
