Применение титана в аэрокосмической промышленности в первую очередь основано на его свойствах, таких как низкая плотность, высокая прочность, высокая-температурная стойкость и коррозионная стойкость. Его использование в аэрокосмической отрасли направлено на снижение стартового веса, увеличение дальности полета и экономию затрат, что делает его очень востребованным-материалом в этой области. Титан может использоваться в ракетах, ракетах и аэрокосмической технике в качестве сосудов под давлением, топливных баков, корпусов ракетных двигателей, облицовок сопел ракет, корпусов спутников, кабин пилотируемых космических кораблей (обшивка и структурные каркасы), шасси, лунных модулей и двигательных установок.
Широко используемым материалом для корпуса ракетного двигателя первой- ступени США является сплав Ti-6Al-4V. Этот сплав также используется в больших цилиндрических жидкостных ракетных баках, а также в сферических и эллиптических корпусах двигателей межконтинентальных баллистических ракет и ракеты «Минитмен».
С другой стороны, благодаря низкому содержанию внедренных элементов, в частности кислорода, в сплавах Ti-6Al-4V ELI и Ti-5Al-2,5Sn ELI эти сплавы могут использоваться при сверхнизких температурах. Следовательно, они используются для изготовления контейнеров с жидким водородом в ракетах и ракетах, герметичных отсеках космических кораблей «Меркурий» и «Джемини», а также в качестве основных конструктивных элементов космического корабля «Аполлон», успешно приземлившегося на Луну.
Помимо промышленного чистого титана Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2,5Sn, Ti-6Al-4V ELI и Ti-5Al-2,5Sn ELI, в аэрокосмической промышленности также используются Ti-7Al-4Mo, Ti-3Al-2,5V, Ti-13V-11Cr-3Al, Ti-15-3Cr-3Sn-3Al и Композиционные материалы Ti/B-Al.
«Спейс Шаттл», первый в мире пилотируемый космический корабль многоразового использования, был разработан в 1972 году и совершил свой первый успешный полет в 1981 году. Космический корабль состоит из небольшого-крылатого самолета, внешнего топливного бака длиной 47-метров-длины и двух твердотопливных ракетных ускорителей общей массой 500 тонн.
Орбитальный космический корабль имеет длину 37 метров и весит около 68 тонн, что примерно соответствует размерам реактивного транспортного самолета DC-9. Это крупнейший на сегодняшний день пилотируемый космический корабль с грузовым отсеком длиной 18 метров и диаметром 5 метров, способный доставить на околоземную орбиту 29,5 тонн груза. Подобно ракете, его можно запускать и, как космический корабль, летать по орбитам высотой до 1000 километров. При отсутствии сопротивления атмосферы он может планировать и приземляться как самолет. По сути, это космический транспортный корабль, и одним из ключевых показателей оценки его полезности является эффективная грузоподъемность для перевозки грузов между Землей и околоземной орбитой. Чтобы максимизировать эту эффективную полезную нагрузку, титановые сплавы стали важнейшим материалом для компонентов аэрокосмических аппаратов. Орбитальный космический корабль рассчитан на 100 полетов, продолжительность каждого полета в космосе составляет от 7 до 30 суток. Поскольку он пилотируемый, он спроектирован так, чтобы выдерживать суровые условия космоса (вакуум, экстремальные колебания температуры на орбите и нагрев при входе в атмосферу) и допускать многократное использование.
1. Контейнер высокого-давления.
Титановые сплавы широко используются, поскольку они позволяют снизить общий вес орбитальных аппаратов космических аппаратов. Основное применение титана — контейнеры высокого-давления для хранения необходимого топлива и газов. Легкие контейнеры из титанового сплава были успешно разработаны для программ космических кораблей НАСА «Джемини» и «Аполлон» с использованием сплава Ti-6Al-4V. В титановых сосудах высокого давления на космическом корабле «Аполлон» на практике использовался беспрецедентный коэффициент запаса прочности 1,5, тогда как в предыдущих конструкциях использовался коэффициент запаса примерно 4. Для дальнейшего снижения веса контейнеров высокого давления для орбитальных космических кораблей был принят метод, заключающийся в нанесении на поверхность тонкостенных титановых контейнеров волокон тварона (ароматического органического волокна производства компании DuPont). Эти контейнеры используются для хранения сжатых газов. В спутнике «Рейнджер» и его разгоне использовано в общей сложности 14 титановых контейнеров, что позволило снизить массу на 27 кг.
Сосуды под давлением для хранения жидкого топлива. На космическом корабле «Аполлон» было использовано около 50 сосудов под давлением, 85% из которых были сделаны из титана. Разгонный двигатель J-2S после перехода на топливные баки из титанового сплава весил на 35 % меньше.
2. Кожух двигателя
Корпус твердотопливного-ракетного двигателя. В ракетном двигателе второй- ступени межконтинентальной ракеты «Минитмен» используется сплав Ti64, что позволяет снизить вес на 30–40 %.
Огнестойкий корпус двигателя, работающий на жидком-топливе. Оболочка подшипника давления-камеры сгорания спускаемого двигателя лунного модуля «Аполлон» изготовлена из сплава Ti64.
3. Различные структурные компоненты
Титановые сплавы также широко используются в различных конструкционных деталях. Гермокабина космического корабля «Меркурий» в основном была изготовлена из титана, что составляло 80% веса кабины. В космическом корабле «Джемини» использованы семь марок титановых сплавов, при этом 570 кг титановых компонентов составляют 84% веса конструкции. В космическом корабле «Аполлон» все кронштейны, приспособления и крепления были изготовлены из титана, всего 68 тонн титанового материала.
4. Гидравлический трубопровод
Топливопроводы космического корабля изготовлены из бесшовных трубок из сплава Ti-3Al-2,5V. Использование этого сплава снижает вес более чем на 40%. Чтобы свести к минимуму склонность к усталостным разрушениям и увеличить срок службы системы, при сборке различных труб применяется автоматическая гидроформовка.
Запросить цену
Электронная почта:bjcxtitanium@gmail.com
WhatsApp:+8613571718779
