Hliníková zliatina pre palivovú nádrž rakety
Konštrukčné materiály úzko súvisia s radom otázok, ako je návrh konštrukcie tela rakety, technológia výroby a spracovania, technológia prípravy materiálu a ekonomika, a sú kľúčom k určeniu kvality vzletu a nosnosti rakety. Podľa vývojového procesu materiálového systému možno proces vývoja materiálov palivových nádrží rakety rozdeliť do štyroch generácií. Prvou generáciou sú hliníkové zliatiny série 5, teda zliatiny Al-Mg. Reprezentatívne zliatiny sú zliatiny 5A06 a 5A03. Boli použité na výrobu konštrukcií palivových nádrží rakety P-2 koncom 50. rokov 20. storočia a používajú sa dodnes. Zliatiny 5A06 obsahujú 5,8 % Mg až 6,8 % Mg, 5A03 je zliatina Al-Mg-Mn-Si. Druhou generáciou sú zliatiny série 2 na báze Al-Cu. Zásobníky čínskych nosných rakiet Long March sú vyrobené zo zliatin 2A14, čo je zliatina Al-Cu-Mg-Mn-Si. Od 70. rokov 20. storočia až po súčasnosť Čína začala používať na výrobu skladovacích nádrží zliatinu 2219, čo je zliatina Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, ktorá sa široko používa pri výrobe rôznych skladovacích nádrží pre odpaľovacie zariadenia. Zároveň sa široko používa aj v konštrukcii nízkoteplotných palivových nádrží pre odpaľovacie zariadenia zbraní. Ide o zliatinu s vynikajúcimi nízkoteplotnými vlastnosťami a komplexným výkonom.
Hliníková zliatina pre konštrukciu kabíny
Od vývoja nosných rakiet v Číne v 60. rokoch 20. storočia až do súčasnosti dominujú hliníkové zliatiny pre konštrukciu kabín nosných rakiet zliatiny prvej a druhej generácie, ktoré predstavujú 2A12 a 7A09, zatiaľ čo zahraničie vstúpilo do štvrtej generácie hliníkových zliatin na konštrukciu kabín (zliatina 7055 a zliatina 7085), ktoré sa široko používajú vďaka svojim vysokým pevnostným vlastnostiam, nízkej citlivosti na kalenie a citlivosti na vruby. 7055 je zliatina Al-Zn-Mg-Cu-Zr a 7085 je tiež zliatina Al-Zn-Mg-Cu-Zr, ale obsah nečistôt Fe a Si je veľmi nízky a obsah Zn je vysoký, 7,0 % až 8,0 %. Zliatiny Al-Li tretej generácie, ktoré predstavujú 2A97, 1460 atď., sa používajú v zahraničnom leteckom a kozmickom priemysle vďaka svojej vysokej pevnosti, vysokému modulu a vysokej ťažnosti.
Časticovými vystuženými hliníkovými matricovými kompozitmi majú výhody vysokého modulu a vysokej pevnosti a možno ich použiť ako náhradu za zliatiny 7A09 pri výrobe polomonokokových nosníkov kabíny. Inštitút pre výskum kovov, Čínska akadémia vied, Technologický inštitút v Harbine, Šanghajská univerzita Jiaotong atď. vykonali veľa práce vo výskume a príprave časticami vystužených hliníkových matricových kompozitov s pozoruhodnými výsledkami.
Zliatiny Al-Li používané v zahraničnom leteckom priemysle
Najúspešnejšou aplikáciou v zahraničných leteckých a kozmických vozidlách je zliatina Weldalite Al-Li vyvinutá spoločnosťami Constellium a Quebec RDC, vrátane zliatin 2195, 2196, 2098, 2198 a 2050. Zliatina 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, čo je prvá zliatina Al-Li, ktorá bola úspešne komerčne použitá na výrobu nízkoteplotných nádrží na palivo pre štarty rakiet. Zliatina 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, nízka hustota, vysoká pevnosť, vysoká lomová húževnatosť, pôvodne vyvinutá pre profily rámov solárnych panelov Hubble, teraz sa väčšinou používa na extrúziu profilov lietadiel. Zliatina 2098: Al-3,5 Cu-1,1Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, pôvodne vyvinutá na výrobu trupov HSCT, sa vďaka svojej vysokej únavovej pevnosti teraz používa v trupoch stíhačiek F16 a v palivových nádržiach pre štartovacie rakety kozmických lodí Falcon. Zliatina 2198: Al-3,2Cu-0,9Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, používaná na valcovanie plechov pre komerčné lietadlá. Zliatina 2050: Al-3,5Cu-1,0Li-0,4Mg-0,4Ag-0,4Mn-0,1Zr, používaná na výrobu hrubých plechov ako náhrada za hrubé plechy zo zliatiny 7050-T7451 na výrobu konštrukcií komerčných lietadiel alebo komponentov pre odpaľovanie rakiet. V porovnaní so zliatinou 2195 je obsah Cu+Mn v zliatine 2050 relatívne nízky, čo znižuje citlivosť na kalenie a zachováva vysoké mechanické vlastnosti hrubého plechu. Špecifická pevnosť je o 4 % vyššia, špecifický modul je o 9 % vyšší a lomová húževnatosť je zvýšená s vysokou odolnosťou proti praskaniu pod napätím a vysokou odolnosťou proti rastu únavových trhlín, ako aj s vysokou teplotnou stabilitou.
Čínsky výskum kovacích krúžkov používaných v raketových konštrukciách
Čínska základňa na výrobu nosných rakiet sa nachádza v zóne ekonomického a technologického rozvoja Tianjin. Pozostáva z oblasti výskumu a výroby rakiet, oblasti pre letecký priemysel a pomocnej podpornej oblasti. Zahŕňa výrobu dielov rakiet, montáž komponentov a testovanie finálnej montáže.
Zásobník raketového paliva je tvorený spojením valcov s dĺžkou 2 m až 5 m. Zásobníky sú vyrobené zo zliatiny hliníka, takže je potrebné ich spojiť a spevniť kovacími krúžkami z hliníkovej zliatiny. Okrem toho konektory, prechodové krúžky, prechodové rámy a ďalšie časti kozmických lodí, ako sú nosné rakety a vesmírne stanice, musia tiež používať spojovacie kovacie krúžky, takže kovacie krúžky sú veľmi dôležitým typom spojovacích a konštrukčných dielov. Spoločnosti Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. a Northwest Aluminum Co., Ltd. vykonali veľa práce v oblasti výskumu a vývoja, výroby a spracovania kovacích krúžkov.
V roku 2007 spoločnosť Southwest Aluminum prekonala technické ťažkosti, ako napríklad odlievanie vo veľkom meradle, otváranie kovaných polotovarov, valcovanie prstencov a deformácia za studena, a vyvinula kovací prstenec zo zliatiny hliníka s priemerom 5 m. Pôvodná technológia kovania jadra vyplnila domácu medzeru a bola úspešne použitá v rakete Long March-5B. V roku 2015 spoločnosť Southwest Aluminum vyvinula prvý superveľký kovací prstenec zo zliatiny hliníka s priemerom 9 m, čím vytvorila svetový rekord. V roku 2016 spoločnosť Southwest Aluminum úspešne zvládla niekoľko kľúčových technológií, ako je valcovanie a tepelné spracovanie, a vyvinula superveľký kovací prstenec zo zliatiny hliníka s priemerom 10 m, čím vytvorila nový svetový rekord a vyriešila hlavný technický problém pri vývoji čínskej ťažkej nosnej rakety.
Upravené May Jiang z MAT Aluminum
Čas uverejnenia: 1. decembra 2023
