Алюминиевый сплав для бака ракетного топлива
Конструкционные материалы тесно связаны с рядом вопросов, таких как конструкция корпуса ракеты, технология производства и обработки, технология подготовки материалов и экономика, и являются ключом к определению взлетных качеств ракеты и грузоподъемности. В соответствии с процессом разработки материальной системы процесс разработки материалов баков для ракетного топлива можно разделить на четыре поколения. Первое поколение – это алюминиевые сплавы 5-й серии, то есть сплавы Al-Mg. Типичными сплавами являются сплавы 5А06 и 5А03. Они использовались для изготовления конструкций топливных баков ракеты П-2 в конце 1950-х годов и используются до сих пор. Сплавы 5А06, содержащие от 5,8% Mg до 6,8% Mg, 5А03 представляет собой сплав Al-Mg-Mn-Si. Второе поколение — сплавы 2-й серии на основе Al-Cu. Резервуары для хранения китайских ракет-носителей серии «Великий поход» изготовлены из сплава 2А14, который представляет собой сплав Al-Cu-Mg-Mn-Si. С 1970-х годов по настоящее время Китай начал использовать резервуар для хранения из сплава 2219, который представляет собой сплав Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, широко используемый при производстве различных резервуаров для хранения ракет-носителей. В то же время он также широко используется в конструкции низкотемпературных топливных баков для запуска оружия, которые представляют собой сплав с отличными низкотемпературными характеристиками и комплексными характеристиками.
Алюминиевый сплав для конструкции кабины
С момента разработки ракет-носителей в Китае в 1960-х годах и по настоящее время в алюминиевых сплавах для конструкции кабины ракет-носителей преобладают сплавы первого и второго поколений, представленные 2А12 и 7А09, в то время как зарубежные страны перешли на четвертое поколение Конструкционные алюминиевые сплавы кабины (сплав 7055 и сплав 7085) широко используются из-за их высоких прочностных свойств, низкой чувствительности к закалке и чувствительности к надрезу. 7055 представляет собой сплав Al-Zn-Mg-Cu-Zr, а 7085 также представляет собой сплав Al-Zn-Mg-Cu-Zr, но содержание примесей Fe и Si в нем очень низкое, а содержание Zn высокое - 7,0%. ~8,0%. Al-Li сплавы третьего поколения, представленные 2А97, 1460 и др., нашли применение в зарубежной авиакосмической промышленности благодаря своей высокой прочности, высокому модулю и высокому удлинению.
Композиты с алюминиевой матрицей, армированные частицами, обладают преимуществами высокого модуля и высокой прочности и могут быть использованы для замены сплавов 7А09 при изготовлении стрингеров кабины полумонокок. Институт исследования металлов, Китайская академия наук, Харбинский технологический институт, Шанхайский университет Цзяотун и т. д. проделали большую работу по исследованию и подготовке композитов с алюминиевой матрицей, армированных частицами, и добились выдающихся достижений.
Сплавы Al-Li, используемые в зарубежной авиакосмической промышленности.
Наиболее успешным применением на зарубежных аэрокосмических аппаратах является сплав Weldalite Al-Li, разработанный Constellium и Quebec RDC, включая сплавы 2195, 2196, 2098, 2198 и 2050. Сплав 2195: Al-4,0Cu-1,0Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, который является первым сплавом Al-Li, который был успешно коммерциализирован для изготовления низкотемпературных резервуаров для хранения топлива для запусков ракет. Сплав 2196: Al-2,8Cu-1,6Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, низкая плотность, высокая прочность, высокая вязкость разрушения, первоначально разработанный для профилей рамы солнечных панелей Hubble, теперь в основном используется для экструзии профилей самолетов. Сплав 2098: Al-3,5 Cu-1,1Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, первоначально разработанный для изготовления фюзеляжа HSCT, из-за его высокой усталостной прочности теперь используется в фюзеляже истребителя F16 и топливном баке космического корабля Falcon. . Сплав 2198: Al-3,2Cu-0,9Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, используется для прокатки листов коммерческих самолетов. Сплав 2050: Al-3,5Cu-1,0Li-0,4Mg-0,4Ag-0,4Mn-0,1Zr, используется для изготовления толстых листов взамен толстых листов сплава 7050-Т7451 для изготовления конструкций коммерческих самолетов или компонентов ракетных систем. По сравнению со сплавом 2195, содержание Cu+Mn в сплаве 2050 относительно низкое, что позволяет снизить чувствительность к закалке и сохранить высокие механические свойства толстой пластины, удельная прочность на 4% выше, удельный модуль упругости на 9% выше, и вязкость разрушения увеличивается за счет высокой стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением и высокой устойчивости к росту усталостных трещин, а также высокой температурной стабильности.
Китайские исследования по ковке колец, используемых в конструкциях ракет
Китайская база по производству ракет-носителей расположена в Тяньцзиньской зоне экономического и технологического развития. Он состоит из участка ракетных исследований и производства, участка применения аэрокосмических технологий и вспомогательного вспомогательного участка. Он объединяет производство деталей ракет, сборку компонентов и окончательные испытания сборки.
Резервуар для хранения ракетного топлива состоит из соединяющихся баллонов длиной от 2 до 5 метров. Резервуары для хранения изготовлены из алюминиевого сплава, поэтому их необходимо соединить и укрепить коваными кольцами из алюминиевого сплава. Кроме того, в разъемах, переходных кольцах, переходных рамах и других частях космических аппаратов, таких как ракеты-носители и космические станции, также необходимо использовать соединительные поковочные кольца, поэтому поковочные кольца являются очень ответственным типом соединительных и конструкционных деталей. Southwest Aluminium (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. и Northwest Aluminium Co., Ltd. проделали большую работу в области исследований и разработок, производства и обработки кованых колец.
В 2007 году компания Southwest Aluminium преодолела технические трудности, такие как крупномасштабное литье, раскрытие ковочных заготовок, прокатка колец и холодная деформация, и разработала ковочное кольцо из алюминиевого сплава диаметром 5 метров. Оригинальная технология ковки сердечника заполнила отечественный пробел и была успешно применена в Long March-5B. В 2015 году компания Southwest Aluminium разработала первое сверхбольшое ковочное кольцо из алюминиевого сплава диаметром 9 м, установив мировой рекорд. В 2016 году компания Southwest Aluminium успешно освоила ряд ключевых технологий, таких как формовка и термообработка, и разработала сверхбольшое ковочное кольцо из алюминиевого сплава диаметром 10 м, которое установило новый мировой рекорд и решило важную техническую проблему. на разработку китайской ракеты-носителя тяжелого класса.
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminium
Время публикации: 01 декабря 2023 г.
