Из каких материалов строят космические корабли, "бороздящие просторы Вселенной"

Популярная механикаHi-Tech

Ракетные металлы: как закалялась сталь

Из каких материалов строят космические корабли, "бороздящие бескрайние просторы Вселенной".

Андрей Суворов

Через месяц исполнится ровно полвека первому старту ракеты Р-7, который состоялся 15 мая 1957 года. Эта ракета, которая до сих пор носит всех наших космонавтов, является безусловным триумфом конструкторской идеи над конструкционным материалом. Интересно, что ровно через 30 лет после ее запуска, 15 мая 1987 года, состоялся и первый старт ракеты «Энергия», которая, наоборот, использовала массу экзотических материалов, недоступных 30 лет назад.

Когда Сталин поставил перед Королевым задачу копирования Фау-2, многие ее материалы были новы для тогдашней советской промышленности, но к 1955 году уже исчезли проблемы, которые могли бы помешать конструкторам воплощать идеи. К тому же материалы, использованные при создании ракеты Р-7, даже в 1955 году не отличались новизной — ведь нужно было учитывать затраты времени и денег при серийном производстве ракеты. Поэтому основой ее конструкции стали давно освоенные алюминиевые сплавы.

00684ab4704c05d4047df14e4c8fdec5.jpg

Раньше модно было называть алюминий «крылатым металлом», подчеркивая, что если конструкция не ездит по земле или по рельсам, а летает, то она обязательно должна быть выполнена из алюминия. На самом деле крылатых металлов много, и это определение давно вышло из моды. Спору нет, алюминий хорош, достаточно дешев, сплавы его сравнительно прочны, он легко обрабатывается и т. д. Но из одного алюминия самолет не построишь. А в поршневом самолете и дерево оказывалось вполне уместным (даже в ракете Р-7 в приборном отсеке есть фанерные перегородки!). Унаследовав алюминий от авиации, этим металлом стала пользоваться и ракетная техника. Но тут-то как раз и обнаружилась узость его возможностей.

Алюминий

«Крылатый металл», любимец авиаконструкторов. Чистый алюминий втрое легче стали, очень пластичен, но не очень прочен.

Чтобы он стал хорошим конструкционным материалом, из него приходится делать сплавы. Исторически первым был дуралюмин (дюралюминий, дюраль, как мы его чаще всего зовем) — такое имя дала сплаву немецкая фирма, впервые его предложившая в 1909 году (от названия города Дюрен). Этот сплав, кроме алюминия, содержит небольшие количества меди и марганца, резко повышающие его прочность и жесткость. Но есть у дюраля и недостатки: его нельзя сваривать и сложно штамповать (нужна термообработка). Полную прочность он набирает со временем, этот процесс назвали «старением», а после термообработки состаривать сплав нужно заново. Поэтому детали из него соединяют клепкой и болтами.

В ракете он годится только на «сухие» отсеки — клепаная конструкция не гарантирует герметичности под давлением. Сплавы, содержащие магний (обычно не больше 6%), можно деформировать и сваривать. Именно их больше всего на ракете Р-7 (в частности, из них изготовлены все баки).

2a007e7f20db3eebedfe0714b0221eef.jpg

Американские инженеры имели в своем распоряжении более прочные алюминиевые сплавы, содержащие до десятка разных компонентов. Но прежде всего наши сплавы проигрывали заокеанским по разбросу свойств. Понятно, что разные образцы могут немного отличаться по составу, а это приводит к разнице в механических свойствах. В конструкции часто приходится полагаться не на среднюю прочность, а на минимальную, или гарантированную, которая у наших сплавов могла быть заметно ниже средней.

В последней четверти XX века прогресс в металлургии привел к появлению алюминий-литиевых сплавов. Если до этого добавки в алюминий были направлены только на увеличение прочности, то литий позволял сделать сплав заметно более легким. Из алюминий-литиевого сплава был сделан бак для водорода ракеты «Энергия», из него же делают сейчас и баки «Шаттлов».

Наконец, самый экзотический материал на основе алюминия — боралюминиевый композит, где алюминию отведена та же роль, что и эпоксидной смоле в стеклопластике: он удерживает вместе высокопрочные волокна бора. Этот материал только-только начал внедряться в отечественную космонавтику — из него сделана ферма между баками последней модификации разгонного блока «ДМ-SL», задействованного в проекте «Морской старт». Выбор конструктора за прошедшие 50 лет стал намного богаче. Тем не менее как тогда, так и сейчас алюминий — металл №1 в ракете. Но, конечно же, есть и целый ряд других металлов, без которых ракета не сможет полететь.

8672c2d86afec35c42bace30b4df08a7.JPG
Титан и титановые сплавы. Самый модный металл космического века. Вопреки широко распространенному мнению, титан не очень широко применяется в ракетной технике — из титановых сплавов в основном делают газовые баллоны высокого давления (особенно для гелия). Титановые сплавы становятся прочнее, если поместить их в баки с жидким кислородом или жидким водородом, в результате это позволяет снизить их массу. На космическом корабле ТКС, который, правда, так ни разу и не полетел с космонавтами, привод стыковочных механизмов был пневматическим, воздух для него хранился в нескольких 36-литровых шар-баллонах из титана с рабочим давлением 330 атмосфер. Каждый такой баллон весил 19 килограммов. Это почти впятеро легче, чем стандартный сварочный баллон такой же вместимости, но рассчитанный на вдвое меньшее давление!

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

6 шагов к развитию эмоционального интеллекта 6 шагов к развитию эмоционального интеллекта

Как научиться понимать других – и как сделать так, чтобы они лучше понимали нас

Psychologies
План на миллиард: как уничтожить кредитные карты и устроить революцию на рынке потребительского кредитования План на миллиард: как уничтожить кредитные карты и устроить революцию на рынке потребительского кредитования

Макс Левчин смог преобразовать концепцию «покупай сейчас, а плати потом»

Forbes
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
10 признаков, что ваш начальник токсичен и опасен 10 признаков, что ваш начальник токсичен и опасен

10 способов убедиться, что ваш руководитель токсичен

GQ
Зачем мы отправляем друг другу откровенные фото Зачем мы отправляем друг другу откровенные фото

Что побуждает заниматься этим женщин и какие мотивы у мужчин?

Psychologies
Детектор невроза: что отличает хороший психологический тест и можно ли его обмануть Детектор невроза: что отличает хороший психологический тест и можно ли его обмануть

Что делает психологический тест надежным и какие аспекты нужно учитывать

Forbes
Пригнать машину из Европы: реальные цены и все варианты Пригнать машину из Европы: реальные цены и все варианты

Все, что официально не поставляется в Россию, но доступно для покупки

РБК
Новый робот борозды не испортит Новый робот борозды не испортит

В сельском хозяйстве хозяйничают роботы и все самые фантастические технологии!

Maxim
Неизвестные X и Y Неизвестные X и Y

Как и, главное, зачем природа разделила обитателей земли на юношей и девушек

Вокруг света
Почему собаки едят сухой корм, и могут ли они перейти на «человеческую» пищу Почему собаки едят сухой корм, и могут ли они перейти на «человеческую» пищу

Веками собаки «подъедали» за человеком, почему теперь мы кормим их сухим кормом?

Популярная механика
Интервью с Владимиром Золотухиным и премьера клипа Zoloto Интервью с Владимиром Золотухиным и премьера клипа Zoloto

Интервью с Владимиром Золотухиным о поэзии, поколении и протестах

СНОБ
Почему девушка не пишет первой: 8 возможных причин (рано паниковать) Почему девушка не пишет первой: 8 возможных причин (рано паниковать)

Подборка частых причин, по которым многие девушки не пишут парням первыми

Playboy
7 обычных продуктов, которые смертельно опасны, если их съесть слишком много 7 обычных продуктов, которые смертельно опасны, если их съесть слишком много

Ты наверняка и не подозревал, что в твоем кухонном шкафу есть яды!

Maxim
Прошла любовь: 10 звездных разводов, которые заставили нас плакать Прошла любовь: 10 звездных разводов, которые заставили нас плакать

Вспоминаем, чьи разводы тронули нас до глубины души.

Cosmopolitan
Победителей не судят Победителей не судят

Александр Гудков и Иван Дорн — о звездном статусе, хайпе и друг друге

GQ
Бодипозитив: свобода быть собой Бодипозитив: свобода быть собой

Бодипозитив ассоциируется у многих исключительно с отталкивающей картинкой

Psychologies
«Иуда и черный мессия» – кривоватый, затянутый и поверхностный фильм «Иуда и черный мессия» – кривоватый, затянутый и поверхностный фильм

«Иуда и черный мессия» — фильм о людях, которым больше всех было надо

GQ
«Выглядит вызывающим и является непристойным»: ФАС завела дело из-за клипа Моргенштерна и Альфа-банка «Выглядит вызывающим и является непристойным»: ФАС завела дело из-за клипа Моргенштерна и Альфа-банка

Антимонопольная служба завела дело из-за клипа Моргенштерна

Forbes
Белковая диета – способ похудеть и удержать вес Белковая диета – способ похудеть и удержать вес

Белковая диета на две недели позволяет похудеть и долго удерживать вес

Cosmopolitan
Главные признаки «почти идеального» партнера Главные признаки «почти идеального» партнера

Качества, которыми должен обладать партнер, чтобы отношения с ним были здоровыми

Psychologies
Что наблюдать на небе в феврале: «весенние» галактики и Веста во Льве Что наблюдать на небе в феврале: «весенние» галактики и Веста во Льве

В феврале уже пора наблюдать «весенние» галактики

N+1
Марс окружен роботами: почему ОАЭ, Китай и США почти одновременно решили послать свои аппараты к Марсу и куда смотрит Россия? Марс окружен роботами: почему ОАЭ, Китай и США почти одновременно решили послать свои аппараты к Марсу и куда смотрит Россия?

Откуда такое внимание к Марсу? В чем уникальность миссий и куда смотрит Россия?

Esquire
8 самых знаменитых археологических памятников России 8 самых знаменитых археологических памятников России

Известные археологические памятники России

Популярная механика
Юмор, да и только Юмор, да и только

Декоратор Джонатан Адлер знает, как зарядить интерьер хорошим настроением

SALON-Interior
«Секретная война»: Никиту Хрущева обвинили в убийстве Джона Кеннеди «Секретная война»: Никиту Хрущева обвинили в убийстве Джона Кеннеди

Бывший глава ЦРУ выдвинул внезапную версию убийства Кеннеди

Cosmopolitan
«Мозги и тело остаются здоровыми»: Хейли Бибер раскрыла секрет тонкой талии «Мозги и тело остаются здоровыми»: Хейли Бибер раскрыла секрет тонкой талии

Модель Хейли Бибер поделилась своими бьюти-лайфхаками

Cosmopolitan
Почему в корпорации исчезает атмосфера стартапа: опыт главы Waze, который боролся за свободу внутри Google и сдался Почему в корпорации исчезает атмосфера стартапа: опыт главы Waze, который боролся за свободу внутри Google и сдался

Ноам Бардин — что произошло с его независимым стартапом после продажи ИТ-гиганту

VC.RU
Лед тронулся: чем грозят изменения климата в Арктике Лед тронулся: чем грозят изменения климата в Арктике

Морской лед — один из самых чувствительных компонентов природы Арктики

N+1
Складчатогубы поднялись до 1600 метров на восходящих потоках воздуха Складчатогубы поднялись до 1600 метров на восходящих потоках воздуха

Считалось, что рукокрылые не могут передвигаться на восходящих потоках воздуха

N+1
Фильмы, которые предсказали и накаркали беду Фильмы, которые предсказали и накаркали беду

Некоторые киносюжеты сбылись и наделали пакостей в реальном мире

Maxim
Открыть в приложении