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

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
На два фронта На два фронта

Что делать женщине, если ее муж – «двоеженец» и не собирается ничего менять?

Лиза
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
Будь нежной и женственной! Самые романтичные принты на весну и как их сочетать Будь нежной и женственной! Самые романтичные принты на весну и как их сочетать

Одежда с каким принтом должна быть в твоем гардеробе весной

Cosmopolitan
Опасные связи Опасные связи

Развитие компьютерных технологий — результат соперничества сверхдержав

Вокруг света
Новый контракт: как снизить уровень бедности в России Новый контракт: как снизить уровень бедности в России

В России социальные выплаты не всегда доходят до тех, кто в них нуждается

Forbes
Умные вещи века Умные вещи века

10 переизобретений, без которых ты раньше отлично жил, но теперь – не сможешь

Maxim
Да Лана вам Да Лана вам

Почему новая пластинка Ланы дель Рей может стать самой токсичной в её карьере

GQ
Обыкновенный героизм Обыкновенный героизм

Они каждый день рискуют собой ради спасения других

Лиза
Выстрел в голову: всегда ли это смертельно Выстрел в голову: всегда ли это смертельно

Разобрались, что происходит при пулевом ранении в голову и какой шанс выжить

Популярная механика
Уйди, противный: как устроена профессия экзорциста Уйди, противный: как устроена профессия экзорциста

Главный итальянский экзорцист рассказывает, как вырвать душу из рук Сатаны

Esquire
Головастики бразильских квакш покинули безопасные бассейны ради жизни в ручьях Головастики бразильских квакш покинули безопасные бассейны ради жизни в ручьях

Бразильские квакши стали переселяться из мини-водоемов в ручьи: почему?

N+1
«Пропагандисты мракобесия тоже не спят»: популяризатор науки Александр Соколов — о будущем человека и научном юморе «Пропагандисты мракобесия тоже не спят»: популяризатор науки Александр Соколов — о будущем человека и научном юморе

Интервью с финалистом премии «Просветитель» Александр Соколов

Forbes
Тянем-подтянем Тянем-подтянем

Чтобы помолодеть на 7 лет за одну процедуру, нужен SMAS-лифтинг

Лиза
Каскадная катастрофа Каскадная катастрофа

В чем причина экологической катастрофы на Камчатке

Наука
«Хаббл» рассмотрел комету-трансформер «Хаббл» рассмотрел комету-трансформер

Астрономы изучили комету, которая изначально была троянским астероидом

N+1
В морской плесени нашли вещество, защищающее от химических токсинов В морской плесени нашли вещество, защищающее от химических токсинов

Результаты исследования морского плесневого гриба Penicillium dimorphosporum

Популярная механика
Томография древней мумии выявила страшные подробности насильственной смерти Томография древней мумии выявила страшные подробности насильственной смерти

В мумиях есть что-то, что всегда очаровывает людей

Популярная механика
Новый Дикий Запад: как пользователи Clubhouse научились зарабатывать в соцсети Новый Дикий Запад: как пользователи Clubhouse научились зарабатывать в соцсети

Как в Clubhouse зарождается рекламный рынок и сколько зарабатывают прямо сейчас

Forbes
Гликемический индекс продуктов: на что влияет и поможет ли похудеть Гликемический индекс продуктов: на что влияет и поможет ли похудеть

Гликемический индекс продуктов надо учитывать тем, кто контролирует свое питание

РБК
Можно ли вылечить насморк быстро? 7 советов оториноларинголога Можно ли вылечить насморк быстро? 7 советов оториноларинголога

Как избавиться от насморка и при этом не навредить себе

РБК
Этот герой устал, мы ему верим: «Новости со всех концов света» — новый вестерн с Томом Хэнксом в главной роли Этот герой устал, мы ему верим: «Новости со всех концов света» — новый вестерн с Томом Хэнксом в главной роли

«Новости со всех концов света» — неовестерн, очеловечивающий жестоких героев

Forbes
Физики сделали съедобные голограммы из кукурузного сиропа и ванильного экстракта Физики сделали съедобные голограммы из кукурузного сиропа и ванильного экстракта

Ученые исследовали оптические свойства сахарных дифракционных решеток

N+1
Снижающий нагрузку рюкзак научили вырабатывать энергию Снижающий нагрузку рюкзак научили вырабатывать энергию

Как работает рюкзак, который снижает нагрузку и вырабатывает энергию

N+1
Каково это: критические дни в космосе? Каково это: критические дни в космосе?

Оказывается, есть такая профессия - космический гинеколог

Cosmopolitan
«Мы должны сделать комфорт максимально изысканным» «Мы должны сделать комфорт максимально изысканным»

Дизайн-директор Brioni Норберт Штумпфль о законах бренда и новой коллекции

Weekend
Бьюти-гаджеты Бьюти-гаджеты

Разбираемся в популярных девайсах для лица

Лиза
Выбирай себя любой Выбирай себя любой

Сегодня быть собой хорошо как никогда

Cosmopolitan
Нетипичная свекровь Нетипичная свекровь

Она никак не может понять, почему сын на неё злится...

Лиза
Песнь льда и пломбира Песнь льда и пломбира

Лиза Туктамышева – просто красивая девушка, которая любит мороженое!

Maxim
Открыть в приложении