Aluminijska legura za rezervoar raketnog goriva
Strukturni materijali su usko povezani s nizom pitanja kao što su dizajn konstrukcije tijela rakete, tehnologija proizvodnje i obrade, tehnologija pripreme materijala i ekonomičnost, te su ključni za određivanje kvalitete polijetanja i nosivosti rakete. Prema procesu razvoja materijalnog sistema, proces razvoja materijala za rezervoare za gorivo rakete može se podijeliti u četiri generacije. Prva generacija su legure aluminija serije 5, odnosno legure Al-Mg. Reprezentativne legure su legure 5A06 i 5A03. Korištene su za proizvodnju konstrukcija rezervoara za gorivo rakete P-2 krajem 1950-ih i koriste se i danas. Legure 5A06 sadrže 5,8% Mg do 6,8% Mg, 5A03 je legura Al-Mg-Mn-Si. Druga generacija su legure serije 2 na bazi Al-Cu. Rezervoari za skladištenje kineske serije lansirnih vozila Long March izrađeni su od legura 2A14, koje su legure Al-Cu-Mg-Mn-Si. Od 1970-ih do danas, Kina je počela koristiti leguru 2219 za proizvodnju rezervoara za skladištenje, koja je legura Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, a široko se koristi u proizvodnji raznih rezervoara za skladištenje lansirnih vozila. Istovremeno, široko se koristi i u konstrukciji niskotemperaturnih rezervoara za gorivo za lansiranje oružja, što je legura s izvrsnim performansama na niskim temperaturama i sveobuhvatnim performansama.
Aluminijska legura za konstrukciju kabine
Od razvoja lansirnih vozila u Kini 1960-ih do danas, aluminijske legure za konstrukciju kabine lansirnih vozila dominiraju legure prve i druge generacije predstavljene s 2A12 i 7A09, dok su strane zemlje ušle u četvrtu generaciju aluminijskih legura za konstrukciju kabina (legure 7055 i legure 7085), koje se široko koriste zbog svojih visokih svojstava čvrstoće, niske osjetljivosti na kaljenje i osjetljivosti na zareze. 7055 je legura Al-Zn-Mg-Cu-Zr, a 7085 je također legura Al-Zn-Mg-Cu-Zr, ali je sadržaj nečistoća Fe i Si vrlo nizak, a sadržaj Zn je visok, 7,0%~8,0%. Al-Li legure treće generacije predstavljene s 2A97, 1460 itd. primjenjuju se u stranoj zrakoplovnoj industriji zbog svoje visoke čvrstoće, visokog modula i visokog izduženja.
Kompoziti od aluminijske matrice ojačane česticama imaju prednosti visokog modula i visoke čvrstoće, te se mogu koristiti za zamjenu legura 7A09 za proizvodnju polu-monokoknih nosača kabine. Institut za istraživanje metala, Kineska akademija nauka, Tehnološki institut Harbin, Univerzitet Jiaotong u Šangaju itd. uložili su mnogo truda u istraživanje i pripremu kompozita od aluminijske matrice ojačane česticama, s izvanrednim postignućima.
Al-Li legure koje se koriste u stranoj avioindustriji
Najuspješnija primjena na stranim svemirskim vozilima je legura Weldalite Al-Li koju su razvili Constellium i Quebec RDC, uključujući legure 2195, 2196, 2098, 2198 i 2050. Legura 2195: Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, koja je prva Al-Li legura koja je uspješno komercijalizirana za proizvodnju niskotemperaturnih rezervoara za gorivo za lansiranje raketa. Legura 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, niske gustoće, visoke čvrstoće, visoke žilavosti na lom, prvobitno razvijena za profile okvira solarnih panela Hubble, a sada se uglavnom koristi za ekstruziju profila aviona. Legura 2098: Al-3.5 Cu-1.1Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, prvobitno razvijena za proizvodnju trupa HSCT-a, zbog svoje visoke čvrstoće na zamor, sada se koristi u trupu borbenog aviona F16 i rezervoaru goriva za lansiranje svemirskih letjelica Falcon. Legura 2198: Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, koristi se za valjanje limova komercijalnih aviona. Legura 2050: Al-3.5Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.4Mn-0.1Zr, koristi se za proizvodnju debelih ploča koje zamjenjuju debele ploče legure 7050-T7451 za proizvodnju konstrukcija komercijalnih aviona ili komponenti za lansiranje raketa. U poređenju sa legurom 2195, sadržaj Cu+Mn u leguri 2050 je relativno nizak kako bi se smanjila osjetljivost na kaljenje i održala visoka mehanička svojstva debele ploče, specifična čvrstoća je 4% veća, specifični modul je 9% veći, a žilavost loma je povećana sa visokom otpornošću na pucanje usljed korozije usljed napona i visokom otpornošću na rast pukotina usljed zamora, kao i stabilnošću na visokim temperaturama.
Kinesko istraživanje kovanih prstenova koji se koriste u raketnim konstrukcijama
Kineska baza za proizvodnju lansirnih raketa nalazi se u Ekonomskoj i tehnološkoj razvojnoj zoni Tianjin. Sastoji se od područja za istraživanje i proizvodnju raketa, područja za industriju primjene vazduhoplovne tehnologije i pomoćnog područja. Objedinjuje proizvodnju dijelova raketa, montažu komponenti i testiranje konačne montaže.
Rezervoar za skladištenje raketnog goriva formira se spajanjem cilindara dužine od 2 m do 5 m. Rezervoari su izrađeni od legure aluminija, tako da ih je potrebno spojiti i ojačati kovanim prstenovima od legure aluminija. Pored toga, konektori, prelazni prstenovi, prelazni okviri i drugi dijelovi svemirskih letjelica, kao što su lansirne letjelice i svemirske stanice, također moraju koristiti spojne kovane prstenove, tako da su kovani prstenovi vrlo kritična vrsta spojnih i strukturnih dijelova. Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. i Northwest Aluminum Co., Ltd. su uložili mnogo truda u istraživanje i razvoj, proizvodnju i obradu kovanih prstenova.
2007. godine, Southwest Aluminum je savladao tehničke poteškoće poput lijevanja velikih razmjera, otvaranja kovanja, valjanja prstenova i hladne deformacije, te razvio kovani prsten od aluminijske legure promjera 5 m. Originalna tehnologija kovanja jezgre popunila je domaću prazninu i uspješno je primijenjena na Long March-5B. 2015. godine, Southwest Aluminum je razvio prvi super veliki kovani prsten od aluminijske legure promjera 9 m, postavivši svjetski rekord. 2016. godine, Southwest Aluminum je uspješno savladao niz ključnih tehnologija kao što su valjanje i termička obrada, te razvio super veliki kovani prsten od aluminijske legure promjera 10 m, čime je postavio novi svjetski rekord i riješio glavni ključni tehnički problem za razvoj kineske teške lansirne rakete.
Uredio May Jiang iz MAT Aluminum
Vrijeme objave: 01.12.2023.
