Stop aluminium do zbiornika paliwa rakietowego
Materiały konstrukcyjne są ściśle związane z szeregiem zagadnień, takich jak projektowanie struktury korpusu rakiety, technologia produkcji i przetwarzania, technologia przygotowania materiałów oraz ekonomia, i są kluczem do określenia jakości startu rakiety i ładowności. Zgodnie z procesem rozwoju systemu materiałowego, proces rozwoju materiałów na zbiorniki paliwa rakietowego można podzielić na cztery generacje. Pierwsza generacja to stopy aluminium serii 5, czyli stopy Al-Mg. Reprezentatywne stopy to stopy 5A06 i 5A03. Były one używane do produkcji struktur zbiorników paliwa rakiety P-2 pod koniec lat 50. i są nadal używane. Stopy 5A06 zawierają od 5,8% Mg do 6,8% Mg, 5A03 to stop Al-Mg-Mn-Si. Druga generacja to stopy serii 2 na bazie Al-Cu. Zbiorniki magazynowe chińskich rakiet nośnych serii Long March wykonane są ze stopu 2A14, czyli stopu Al-Cu-Mg-Mn-Si. Od lat 70. XX wieku Chiny zaczęły wykorzystywać stop 2219 do produkcji zbiorników magazynowych, który jest stopem Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti i jest szeroko stosowany w produkcji zbiorników magazynowych różnych rakiet nośnych. Jest on również szeroko stosowany w konstrukcji niskotemperaturowych zbiorników paliwa do rakiet nośnych, charakteryzujących się doskonałymi parametrami w niskich temperaturach i wszechstronną wydajnością.
Stop aluminium do konstrukcji kabiny
Od czasu rozwoju rakiet nośnych w Chinach w latach 60. XX wieku aż do chwili obecnej, stopy aluminium do konstrukcji kabin rakiet nośnych są zdominowane przez stopy pierwszej i drugiej generacji reprezentowane przez 2A12 i 7A09, podczas gdy kraje zagraniczne weszły w czwartą generację stopów aluminium konstrukcyjnych kabin (stop 7055 i stop 7085), które są szeroko stosowane ze względu na ich wysokie właściwości wytrzymałościowe, niską wrażliwość na hartowanie i wrażliwość na karby. 7055 to stop Al-Zn-Mg-Cu-Zr, a 7085 to również stop Al-Zn-Mg-Cu-Zr, ale jego zawartość zanieczyszczeń Fe i Si jest bardzo niska, a zawartość Zn jest wysoka i wynosi 7,0%–8,0%. Stopy Al-Li trzeciej generacji reprezentowane przez 2A97, 1460 itp. zostały zastosowane w zagranicznym przemyśle lotniczym ze względu na ich wysoką wytrzymałość, wysoki moduł sprężystości i duże wydłużenie.
Kompozyty z osnową aluminiową wzmacnianą cząsteczkami charakteryzują się wysokim modułem sprężystości i wysoką wytrzymałością, dzięki czemu mogą zastąpić stopy 7A09 w produkcji podłużnic kabiny typu semi-monocoque. Instytut Badań Metali, Chińska Akademia Nauk, Instytut Technologii w Harbinie, Uniwersytet Jiaotong w Szanghaju itp. włożyły wiele wysiłku w badania i opracowanie kompozytów z osnową aluminiową wzmacnianą cząsteczkami, osiągając imponujące wyniki.
Stopy Al-Li stosowane w zagranicznym przemyśle lotniczym i kosmicznym
Najbardziej udanym zastosowaniem w zagranicznych pojazdach kosmicznych jest stop Weldalite Al-Li opracowany przez Constellium i Quebec RDC, obejmujący stop 2195, 2196, 2098, 2198 i 2050. Stop 2195: Al-4,0Cu-1,0Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, który jest pierwszym stopem Al-Li pomyślnie wprowadzonym na rynek w celu produkcji zbiorników paliwa do rakiet o niskiej temperaturze pracy. Stop 2196: Al-2,8Cu-1,6Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, niska gęstość, wysoka wytrzymałość, wysoka odporność na pękanie, pierwotnie opracowany dla profili ram paneli słonecznych Hubble'a, obecnie stosowany głównie do wytłaczania profili samolotów. Stop 2098: Al-3,5 Cu-1,1Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, pierwotnie opracowany do produkcji kadłuba HSCT, ze względu na wysoką wytrzymałość zmęczeniową jest obecnie stosowany w kadłubie myśliwca F16 i zbiorniku paliwa statku kosmicznego Falcon. Stop 2198: Al-3,2Cu-0,9Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, stosowany do walcowania blach samolotów komercyjnych. Stop 2050: Al-3,5Cu-1,0Li-0,4Mg-0,4Ag-0,4Mn-0,1Zr, stosowany do produkcji grubych płyt zastępujących grube płyty ze stopu 7050-T7451 do produkcji konstrukcji samolotów komercyjnych lub elementów wyrzutni rakiet. W porównaniu ze stopem 2195 zawartość Cu+Mn w stopie 2050 jest stosunkowo niska, co pozwala zmniejszyć wrażliwość na hartowanie i utrzymać wysokie właściwości mechaniczne grubej płyty. Wytrzymałość właściwa jest o 4% wyższa, moduł właściwy jest o 9% wyższy, a wytrzymałość na pękanie jest zwiększona przy wysokiej odporności na korozję naprężeniową i wysokiej odporności na wzrost pęknięć zmęczeniowych, a także wysokiej stabilności temperaturowej.
Badania Chin nad kuciem pierścieni wykorzystywanych w konstrukcjach rakietowych
Chińska baza produkcyjna rakiet nośnych znajduje się w Strefie Rozwoju Gospodarczego i Technologicznego w Tianjinie. Składa się ona z obszaru badań i produkcji rakiet, obszaru przemysłu zastosowań technologii lotniczych i kosmicznych oraz pomocniczego obszaru wsparcia. Integruje produkcję części rakietowych, montaż komponentów i testy montażu końcowego.
Zbiornik paliwa rakietowego składa się z połączonych cylindrów o długości od 2 do 5 metrów. Zbiorniki wykonane są ze stopu aluminium, dlatego muszą być połączone i wzmocnione aluminiowymi pierścieniami kutymi. Ponadto, łączniki, pierścienie przejściowe, ramy przejściowe i inne części statków kosmicznych, takie jak rakiety nośne i stacje kosmiczne, również wymagają użycia łączących pierścieni kutych, dlatego pierścienie kute są niezwykle istotnym elementem łączącym i konstrukcyjnym. Firmy Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. i Northwest Aluminum Co., Ltd. włożyły wiele wysiłku w badania i rozwój, produkcję i przetwarzanie pierścieni kutych.
W 2007 roku firma Southwest Aluminum pokonała trudności techniczne, takie jak odlewanie na dużą skalę, otwieranie wlewków kuźniczych, walcowanie pierścieni i odkształcanie na zimno, i opracowała pierścień kuźniczy ze stopu aluminium o średnicy 5 m. Oryginalna technologia kucia rdzeni wypełniła lukę w produkcji krajowej i została z powodzeniem zastosowana w Long March-5B. W 2015 roku firma Southwest Aluminum opracowała pierwszy superduży pierścień kuźniczy ze stopu aluminium o średnicy 9 m, ustanawiając tym samym światowy rekord. W 2016 roku firma Southwest Aluminum z powodzeniem opanowała szereg kluczowych technologii rdzeni, takich jak walcowanie i obróbka cieplna, i opracowała superduży pierścień kuźniczy ze stopu aluminium o średnicy 10 m, ustanawiając tym samym nowy rekord świata i rozwiązując kluczowy problem techniczny w rozwoju chińskiej rakiety nośnej o dużej ładowności.
Edytowane przez May Jiang z MAT Aluminum
Czas publikacji: 01-12-2023
