Алуминиева сплав за резервоар за ракетно гориво
Структурните материали са тясно свързани с редица въпроси, като например проектиране на конструкцията на корпуса на ракетата, технология на производство и обработка, технология за подготовка на материалите и икономичност, и са ключови за определяне на качеството на излитане и товароносимостта на ракетата. Според процеса на разработване на материалната система, процесът на разработване на материалите за резервоари за ракетно гориво може да бъде разделен на четири поколения. Първото поколение са алуминиеви сплави от серия 5, т.е. Al-Mg сплави. Представителните сплави са сплавите 5A06 и 5A03. Те са били използвани за производството на конструкциите на резервоарите за ракетно гориво P-2 в края на 50-те години на миналия век и се използват и до днес. Сплавите 5A06, съдържащи от 5,8% Mg до 6,8% Mg, 5A03 са сплави Al-Mg-Mn-Si. Второто поколение са сплави на базата на Al-Cu от серия 2. Резервоарите за съхранение на китайските ракети-носители Long March са изработени от сплави 2A14, които са сплави Al-Cu-Mg-Mn-Si. От 70-те години на миналия век до наши дни Китай започва да използва сплав 2219 за производство на резервоари за съхранение, която е сплав Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti и се използва широко в производството на различни резервоари за съхранение на ракети-носители. В същото време, тя се използва широко и в конструкцията на нискотемпературните резервоари за гориво за изстрелване на оръжия. Това е сплав с отлични нискотемпературни характеристики и цялостни характеристики.
Алуминиева сплав за конструкцията на кабината
От разработването на ракети-носители в Китай през 60-те години на миналия век досега, алуминиевите сплави за конструкцията на кабините на ракетите-носители са доминирани от първо и второ поколение сплави, представени от 2A12 и 7A09, докато чуждестранните страни са навлезли в четвъртото поколение алуминиеви сплави за конструкция на кабините (сплав 7055 и сплав 7085), които се използват широко поради високите си якостни свойства, ниската чувствителност към закаляване и чувствителност към назъбване. 7055 е сплав Al-Zn-Mg-Cu-Zr, а 7085 също е сплав Al-Zn-Mg-Cu-Zr, но съдържанието на примеси Fe и Si е много ниско, а съдържанието на Zn е високо, 7,0%~8,0%. Сплавите Al-Li от трето поколение, представени от 2A97, 1460 и др., се прилагат в чуждестранната аерокосмическа индустрия поради високата си якост, висок модул и високо удължение.
Алуминиево-матричните композити, подсилени с частици, имат предимствата на висок модул и висока якост и могат да се използват за заместване на сплави 7A09 за производството на полумонококови стрингери на кабини. Институтът за изследване на металите, Китайската академия на науките, Харбинският технологичен институт, Шанхайският университет Джиаотун и др. са извършили много работа в областта на изследването и производството на алуминиево-матрични композити, подсилени с частици, със забележителни постижения.
Al-Li сплави, използвани в чуждестранната аерокосмическа индустрия
Най-успешното приложение в чуждестранни аерокосмически превозни средства е сплавта Weldalite Al-Li, разработена от Constellium и Quebec RDC, включително сплави 2195, 2196, 2098, 2198 и 2050. Сплав 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, която е първата Al-Li сплав, успешно комерсиализирана за производството на нискотемпературни резервоари за съхранение на гориво за ракетни изстрелвания. Сплав 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, ниска плътност, висока якост, висока жилавост на счупване, първоначално разработена за профили на рамки за слънчеви панели Hubble, сега се използва най-вече за екструдиране на профили за самолети. Сплав 2098: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, първоначално разработена за производството на фюзелажи на HSCT, поради високата си якост на умора, сега се използва във фюзелажи на изтребители F16 и резервоари за гориво на космически кораби Falcon. Сплав 2198: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, използвана за валцуване на листове за търговски самолети. Сплав 2050: Al-3.5Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.4Mn-0.1Zr, използвана за производство на дебели плочи, заместващи дебелите плочи от сплав 7050-T7451, използвани за производството на конструкции на търговски самолети или компоненти за изстрелване на ракети. В сравнение със сплавта 2195, съдържанието на Cu+Mn в сплавта 2050 е относително ниско, за да се намали чувствителността към закаляване и да се запазят високите механични свойства на дебелата плоча. Специфичната якост е с 4% по-висока, специфичният модул е с 9% по-висок, а жилавостта на разрушаване е повишена с висока устойчивост на напукване от корозия под напрежение и висока устойчивост на растеж на пукнатини от умора, както и стабилност при висока температура.
Китайски изследвания върху ковашките пръстени, използвани в ракетните конструкции
Производствената база на китайската компания за ракети-носители се намира в зоната за икономическо и технологично развитие на Тиендзин. Тя се състои от зона за научноизследователска и производствена дейност в областта на ракетите, зона за аерокосмически технологии и спомагателна зона. Тя обхваща производството на части за ракети, сглобяването на компоненти и крайните тестове на сглобките.
Резервоарът за съхранение на ракетно гориво се оформя чрез свързване на цилиндри с дължина от 2 м до 5 м. Резервоарите за съхранение са изработени от алуминиева сплав, така че е необходимо да бъдат свързани и подсилени с ковани пръстени от алуминиева сплав. Освен това, конекторите, преходните пръстени, преходните рамки и други части на космически кораби, като например ракети-носители и космически станции, също трябва да използват свързващи ковани пръстени, така че кованите пръстени са много важен тип свързващи и структурни части. Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. и Northwest Aluminum Co., Ltd. са извършили много работа в областта на научноизследователската и развойна дейност, производството и обработката на ковани пръстени.
През 2007 г. Southwest Aluminum преодоля технически трудности като леене в големи мащаби, отваряне на ковашки заготовки, валцоване на пръстени и студена деформация и разработи кован пръстен от алуминиева сплав с диаметър 5 м. Оригиналната технология за коване на сърцевина запълни вътрешната празнина и беше успешно приложена в Long March-5B. През 2015 г. Southwest Aluminum разработи първия свръхголям кован пръстен от алуминиева сплав с диаметър 9 м, поставяйки световен рекорд. През 2016 г. Southwest Aluminum успешно усвои редица ключови основни технологии като валцоване и термична обработка и разработи свръхголям кован пръстен от алуминиева сплав с диаметър 10 м, поставяйки нов световен рекорд и решавайки основен технически проблем за разработването на тежкотоварната ракета-носител на Китай.
Редактирано от Мей Джианг от MAT Aluminum
Време на публикуване: 01.12.2023 г.
