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
Первая глава из романа Антонио Муньоса Молины «Зима в Лиссабоне» Первая глава из романа Антонио Муньоса Молины «Зима в Лиссабоне»

Отрывок из романа «Зима в Лиссабоне» — классики испанской литературы

СНОБ
Био-механизм Био-механизм

Пауки, пожалуй, самые высокотехнологичные существа на планете

Вокруг света
10 современныx фильмов про отношения детей и родителей 10 современныx фильмов про отношения детей и родителей

Фильмы на тему родительства, всех его граней и оттенков

Seasons of life
20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
Мир перевернулся: как выйти из психологического кризиса Мир перевернулся: как выйти из психологического кризиса

Отрывок из книги психолога Екатерины Сигитовой «Идеальный шторм»

Forbes
10 примет времени, изменивших наш быт 10 примет времени, изменивших наш быт

Forbes представляет 10 самых ярких примет нашего времени

Forbes
«Наш главный идейный противник — “Единая Россия”» «Наш главный идейный противник — “Единая Россия”»

Сергей Миронов — о перспективах нового партийного союза и левого движения

Эксперт
12 мужских лайфхаков для стирки 12 мужских лайфхаков для стирки

Мы поможем тебе покорить эвересты грязного белья без лишних усилий!

Maxim
Совсем не скучно: документальные фильмы про маньяков Совсем не скучно: документальные фильмы про маньяков

Документальные фильмы, рассказывающие о чудовищных преступлениях

Cosmopolitan
Физики предрекли высоким узким айсбергам быстрое таяние Физики предрекли высоким узким айсбергам быстрое таяние

Физики учли влияние формы айсбергов на скорость таяния

N+1
От Аньелли до Феррари: самые возрастные топ-менеджеры в истории автопрома От Аньелли до Феррари: самые возрастные топ-менеджеры в истории автопрома

Некоторые возглавляют свои компании до самой смерти

РБК
Китайский зонд долетел до Марса и сделал первый снимок Китайский зонд долетел до Марса и сделал первый снимок

Аппарат «Тяньвэнь-1» близок к следующему этапу своей миссии

National Geographic
Астронавт NASA сфотографировал «золотые реки» перуанской Амазонии с борта МКС Астронавт NASA сфотографировал «золотые реки» перуанской Амазонии с борта МКС

Снимок отражает масштабы золотодобычи в Перу

National Geographic
Режиссерка Женя Беркович: «Мужчинам больше не доверяют» Режиссерка Женя Беркович: «Мужчинам больше не доверяют»

Режиссерка Женя Беркович об отрицании Холокоста и женских лицах протеста

GQ
Константин Богомолов — о своем манифесте, реакции Суркова и о том, почему русские либералы на самом деле леваки (текст и видео) Константин Богомолов — о своем манифесте, реакции Суркова и о том, почему русские либералы на самом деле леваки (текст и видео)

Манифест Константина Богомолова вызвал колоссальную дискуссию

Esquire
От судьбы не уйти: 10 фильмов о неожиданной любви От судьбы не уйти: 10 фильмов о неожиданной любви

Фильмы о том, что любовь может случиться внезапно

Cosmopolitan
Зимние встречи на Алтае Зимние встречи на Алтае

На путешествие в Горный Алтай имеет смысл настроиться заранее

Наука и жизнь
История в поколениях История в поколениях

Семейная компания FiNEX отмечает в этом году 20-летие

SALON-Interior
Учёные рассчитали, сколько шагов в день нужно проходить на самом деле Учёные рассчитали, сколько шагов в день нужно проходить на самом деле

Сколько шагов в день достаточно, чтобы снизить риск возникновения заболеваний

Inc.
Чужая жизнь потёмки Чужая жизнь потёмки

Кирилл Кобрин вспоминает русских авторов, оказавшихся на рандеву с зарубежьем

Полка
Как Конан Дойл стал Шерлоком Холмсом, расследовал загадочное убийство и исправил одну из крупнейших судебных ошибок XX века Как Конан Дойл стал Шерлоком Холмсом, расследовал загадочное убийство и исправил одну из крупнейших судебных ошибок XX века

Шерлок им бы гордился

Maxim
Пятнистая любовь: выжившая в ДТП самка леопарда встретила своего избранника Пятнистая любовь: выжившая в ДТП самка леопарда встретила своего избранника

Свидание дальневосточного леопарда Байкала

National Geographic
Операция «медиация»: как сохранить лицо во время конфликта без суда и следствия Операция «медиация»: как сохранить лицо во время конфликта без суда и следствия

Адвокат — о том, как решить конфликтные вопросы без суда

Forbes
Отличные фильмы с Мягковым, которые ты мог пропустить Отличные фильмы с Мягковым, которые ты мог пропустить

Андрей Мягков играл не только в «Иронии судьбы» или «Служебном романе»

Maxim
Интервью: «Дружба помогает узнать, кто я» Интервью: «Дружба помогает узнать, кто я»

Отношения, без которых мы не стали бы собой

Psychologies
Тайна платка с узором из земляники Тайна платка с узором из земляники

Историю любви и предательства Отелло и Дездемоны не так проста, как кажется

Вокруг света
Невозможно оторваться: 10 лучших турецких сериалов о любви Невозможно оторваться: 10 лучших турецких сериалов о любви

Лучшие турецкие сериалы

Cosmopolitan
Штаны вместо юбки: как на самом деле одевалась Хюррем Султан: сериал VS жизнь Штаны вместо юбки: как на самом деле одевалась Хюррем Султан: сериал VS жизнь

Как же на самом деле одевалась Роксолана в реальной жизни

Cosmopolitan
Кое-что о тактике российской оппозиции, или Слово в защиту повестки «малых дел» Кое-что о тактике российской оппозиции, или Слово в защиту повестки «малых дел»

Владислав Иноземцев: российское протестное движение пересекло рубеж развития

СНОБ
Открыть в приложении