Aluminijska legura za spremnik raketnog goriva
Konstrukcijski materijali usko su 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 sustava, proces razvoja materijala za spremnike raketnog goriva može se podijeliti u četiri generacije. Prva generacija su aluminijske legure serije 5, odnosno legure Al-Mg. Reprezentativne legure su legure 5A06 i 5A03. Korištene su za proizvodnju konstrukcija spremnika raketnog goriva P-2 krajem 1950-ih i još uvijek se koriste 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. Spremnici 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 spremnika, koja je legura Al-Cu-Mn-V-Zr-Ti, a široko se koristi u proizvodnji raznih spremnika za skladištenje lansirnih vozila. Istovremeno, široko se koristi i u strukturi niskotemperaturnih spremnika 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 prve i druge generacije legura predstavljenih 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 sadržaj nečistoća Fe i Si je 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 istezanja.
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 znanosti, Tehnološki institut Harbin, Sveučilište Jiaotong u Šangaju i drugi 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 zrakoplovnoj industriji
Najuspješnija primjena na stranim zrakoplovnim 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 spremnika za gorivo niskih temperatura za lansiranje raketa. Legura 2196: Al-2.8Cu-1.6Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr, niske gustoće, visoke čvrstoće, visoke žilavosti na lom, izvorno razvijena za profile okvira solarnih panela Hubble, a sada se uglavnom koristi za ekstruziju profila zrakoplova. Legura 2098: Al-3,5 Cu-1,1Li-0,4Mg-0,4Ag-0,1Zr, izvorno razvijena za proizvodnju trupa HSCT-a, zbog svoje visoke čvrstoće na zamor, sada se koristi u trupu borbenog zrakoplova F16 i spremniku 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 zrakoplova. 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 zrakoplova ili komponenti za lansiranje raketa. U usporedbi s 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 s visokom otpornošću na pucanje od korozije pod naponom i visokom otpornošću na rast pukotina uslijed 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 Tianjina. Sastoji se od područja za istraživanje i proizvodnju raketa, područja za primjenu zrakoplovne tehnologije i pomoćnog područja. Objedinjuje proizvodnju dijelova raketa, montažu komponenti i završno ispitivanje montaže.
Spremnik za raketno gorivo formira se spajanjem cilindara duljine od 2 m do 5 m. Spremnici su izrađeni od aluminijske legure, pa ih je potrebno spojiti i ojačati kovanim prstenovima od aluminijske legure. Osim toga, konektori, prijelazni prstenovi, prijelazni okviri i drugi dijelovi svemirskih letjelica poput lansirnih vozila i svemirskih stanica također moraju koristiti spojne kovane prstenove, pa su kovani prstenovi vrlo važna vrsta spojnih i strukturnih dijelova. Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd., Northeast Light Alloy Co., Ltd. i Northwest Aluminum Co., Ltd. uložili su mnogo truda u istraživanje i razvoj, proizvodnju i obradu kovanih prstenova.
Godine 2007., Southwest Aluminum je prevladao tehničke poteškoće poput lijevanja velikih razmjera, otvaranja kovanja, valjanja prstenova i hladne deformacije te razvio kovani prsten od aluminijske legure promjera 5 m. Izvorna tehnologija kovanja jezgre popunila je domaću prazninu i uspješno je primijenjena na Long March-5B. Godine 2015., Southwest Aluminum je razvio prvi super veliki kovani prsten od aluminijske legure promjera 9 m, postavivši svjetski rekord. Godine 2016., Southwest Aluminum je uspješno osvojio niz ključnih osnovnih tehnologija poput valjanja i toplinske obrade te razvio super veliki kovani prsten od aluminijske legure promjera 10 m, čime je postavljen novi svjetski rekord i riješen glavni ključni tehnički problem za razvoj kineske teške lansirne rakete.
Uredio May Jiang iz MAT Aluminuma
Vrijeme objave: 01.12.2023.
