Hliníková slitina pro palivovou nádrž rakety
Konstrukční materiály úzce souvisí s řadou otázek, jako je návrh konstrukce těla rakety, technologie výroby a zpracování, technologie přípravy materiálu a ekonomika, a jsou klíčem k určení kvality vzletu a nosnosti rakety. Podle vývojového procesu materiálového systému lze proces vývoje materiálů palivových nádrží raket rozdělit do čtyř generací. První generací jsou hliníkové slitiny řady 5, tj. slitiny Al-Mg. Reprezentativními slitinami jsou slitiny 5A06 a 5A03. Byly použity k výrobě konstrukcí palivových nádrží raket P-2 na konci 50. let 20. století a používají se dodnes. Slitiny 5A06 obsahující 5,8 % Mg až 6,8 % Mg, 5A03 jsou slitiny Al-Mg-Mn-Si. Druhou generací jsou slitiny řady 2 na bázi Al-Cu. Zásobní nádrže čínských nosných raket řady Long March jsou vyrobeny ze slitin 2A14, což je slitina Al-Cu-Mg-Mn-Si. Od 70. let 20. století do současnosti Čína začala používat slitinu 2219 pro výrobu skladovacích nádrží, což je slitina Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, která se široce používá při výrobě různých skladovacích nádrží pro odpalovací vozidla. Zároveň se také široce používá v konstrukci nízkoteplotních palivových nádrží pro odpalování zbraní, což je slitina s vynikajícími nízkoteplotními vlastnostmi a komplexními vlastnostmi.
Hliníková slitina pro konstrukci kabiny
Od vývoje nosných raket v Číně v 60. letech 20. století až do současnosti dominují hliníkové slitiny pro konstrukci kabin nosných raket první a druhé generace, které představují slitiny 2A12 a 7A09, zatímco v zahraničí se začaly používat slitiny hliníku pro konstrukci kabin čtvrté generace (slitina 7055 a slitina 7085). Tyto slitiny se široce používají díky svým vysokým pevnostním vlastnostem, nízké citlivosti na kalení a vrubové štěpení. 7055 je slitina Al-Zn-Mg-Cu-Zr a 7085 je také slitina Al-Zn-Mg-Cu-Zr, ale obsah nečistot Fe a Si je velmi nízký a obsah Zn je vysoký, 7,0 % až 8,0 %. Slitiny Al-Li třetí generace, které představují slitiny 2A97, 1460 atd., se používají v zahraničním leteckém průmyslu díky své vysoké pevnosti, vysokému modulu pružnosti a vysoké tažnosti.
Částicemi vyztužené hliníkové kompozity s matricí mají výhody vysokého modulu a vysoké pevnosti a lze je použít k nahrazení slitin 7A09 k výrobě polomonokokových nosníků kabiny. Ústav pro výzkum kovů, Čínská akademie věd, Technologický institut v Charbinu, Šanghajská univerzita Jiaotong atd. odvedly velkou práci ve výzkumu a přípravě částicemi vyztužených hliníkových kompozitů s pozoruhodnými výsledky.
Slitiny Al-Li používané v zahraničním leteckém průmyslu
Nejúspěšnější aplikací v zahraničních leteckých a kosmických zařízeních je slitina Weldalite Al-Li vyvinutá společnostmi Constellium a Quebec RDC, včetně slitin 2195, 2196, 2098, 2198 a 2050. Slitina 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, což je první slitina Al-Li, která byla úspěšně komerčně využita pro výrobu nízkoteplotních palivových nádrží pro starty raket. Slitina 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, nízká hustota, vysoká pevnost, vysoká lomová houževnatost, původně vyvinutá pro profily rámů solárních panelů Hubbleova teleskopu, nyní se většinou používá pro vytlačování profilů letadel. Slitina 2098: Al-3,5 Cu-1,1Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, původně vyvinutá pro výrobu trupů HSCT, díky své vysoké únavové pevnosti se nyní používá v trupech stíhaček F16 a palivových nádržích pro startovací rakety kosmických lodí Falcon. Slitina 2198: Al-3,2Cu-0,9Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, používaná pro válcování plechů pro komerční letadla. Slitina 2050: Al-3,5Cu-1,0Li-0,4Mg-0,4Ag-0,4Mn-0,1Zr, používaná k výrobě tlustých plechů, které nahrazují tlusté plechy ze slitiny 7050-T7451 pro výrobu konstrukcí komerčních letadel nebo součástí pro odpalování raket. Ve srovnání se slitinou 2195 je obsah Cu+Mn ve slitině 2050 relativně nízký, což snižuje citlivost na kalení a zachovává vysoké mechanické vlastnosti tlustého plechu. Specifická pevnost je o 4 % vyšší, specifický modul je o 9 % vyšší a lomová houževnatost je zvýšena s vysokou odolností proti koroznímu praskání pod napětím a vysokou odolností proti růstu únavových trhlin a také s vysokou teplotní stabilitou.
Čínský výzkum kovacích kroužků používaných v raketových konstrukcích
Čínská základna pro výrobu nosných raket se nachází v zóně ekonomického a technologického rozvoje Tchien-ťinu. Skládá se z oblasti výzkumu a výroby raket, oblasti pro průmysl aplikací leteckých a kosmických technologií a pomocné podpůrné oblasti. Integruje výrobu dílů raket, montáž komponentů a testování finální montáže.
Zásobní nádrž raketového paliva je tvořena spojením válců o délce 2 m až 5 m. Zásobní nádrže jsou vyrobeny ze slitiny hliníku, takže je nutné je spojovat a zpevňovat kovacími kroužky z hliníkové slitiny. Kromě toho konektory, přechodové kroužky, přechodové rámy a další části kosmických lodí, jako jsou nosné rakety a vesmírné stanice, také potřebují používat spojovací kovací kroužky, takže kovací kroužky jsou velmi důležitým typem spojovacích a konstrukčních součástí. Společnosti Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. a Northwest Aluminum Co., Ltd. odvedly mnoho práce ve výzkumu a vývoji, výrobě a zpracování kovacích kroužků.
V roce 2007 společnost Southwest Aluminum překonala technické obtíže, jako je velkoformátové odlévání, otevírání kovaných sochorů, válcování prstenců a deformace za studena, a vyvinula kovací prstenec z hliníkové slitiny o průměru 5 m. Původní technologie kování jádra vyplnila domácí mezeru a byla úspěšně aplikována na raketu Long March-5B. V roce 2015 společnost Southwest Aluminum vyvinula první super velký kovací prstenec z hliníkové slitiny o průměru 9 m, čímž stanovila světový rekord. V roce 2016 společnost Southwest Aluminum úspěšně zvládla řadu klíčových technologií, jako je válcování a tepelné zpracování, a vyvinula super velký kovací prstenec z hliníkové slitiny o průměru 10 m, čímž stanovila nový světový rekord a vyřešila hlavní klíčový technický problém pro vývoj čínské těžké nosné rakety.
Upraveno May Jiang z MAT Aluminum
Čas zveřejnění: 1. prosince 2023
