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
«Бриджертоны»: кто он – загадочный сексуальный герцог из нового сериала? «Бриджертоны»: кто он – загадочный сексуальный герцог из нового сериала?

«Бриджертонам» понадобилось всего 28 дней, чтобы стать самым популярным сериалом

Cosmopolitan
Био-механизм Био-механизм

Пауки, пожалуй, самые высокотехнологичные существа на планете

Вокруг света
Возраст кандидата: женщины старше 50 лет, которые баллотировались в президенты США Возраст кандидата: женщины старше 50 лет, которые баллотировались в президенты США

Эйджизм — одно из препятствий, с которым сталкиваются женщины

Forbes
4 фразы, которые сигнализируют о неблагополучии в отношениях 4 фразы, которые сигнализируют о неблагополучии в отношениях

Психолог: эти высказывания свидетельствуют о токсичности вашего партнера

Psychologies
Паруса в виде колонн: эффект Магнуса Паруса в виде колонн: эффект Магнуса

Странные мачты-паруса на яхте

Популярная механика
Умные вещи века Умные вещи века

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

Maxim
Валерия: «Удивляет все, что происходит на сцене» Валерия: «Удивляет все, что происходит на сцене»

Валерия все успевает и всегда остается молодой, красивой и безупречно элегантной

Лиза
Как начать работать на зарубежном маркетплейсе бренду из России? Инструкция для предпринимателей Как начать работать на зарубежном маркетплейсе бренду из России? Инструкция для предпринимателей

Как выбрать площадку для маркетплейса и какие подводные камни могут возникнуть?

Inc.
4 фразы, с помощью которых мы оправдываем прокрастинацию 4 фразы, с помощью которых мы оправдываем прокрастинацию

Эти слова подкрепляют нежелательное поведение и помогают откладывать дела

Psychologies
Основатель Gogol School — о том, чем актерское мастерство поможет в жизни Основатель Gogol School — о том, чем актерское мастерство поможет в жизни

Интервью с актером и художественным руководителем Gogol School Ильей Ромашко

РБК
Суп из мальчика, беременная Рапунцель: шокирующие детали сказок братьев Гримм Суп из мальчика, беременная Рапунцель: шокирующие детали сказок братьев Гримм

Почитайте сказки братьев Гримм без цензуры!

Cosmopolitan
Химики получили рекордное количество метанола из метана электрохимическим методом Химики получили рекордное количество метанола из метана электрохимическим методом

Ученые открыли способ перерабатывать сланцевый газ и биогаз

N+1
У Москвы–реки У Москвы–реки

Современный, респектабельный интерьер московской квартиры

SALON-Interior
Дарья Шамина Дарья Шамина

Театр FULCRO — проект выпускников мастерской Фильштинского и режиссера Шаминой

Собака.ru
Открыта странная, ранее неизвестная форма магнетизма у двухмерных материалов Открыта странная, ранее неизвестная форма магнетизма у двухмерных материалов

Немного о двумерном мире наноразмерных материалов, таких как графен

Популярная механика
Как астроном Персиваль Лоурелл увидел на Венере таинственные спицы и чем они в итоге оказались Как астроном Персиваль Лоурелл увидел на Венере таинственные спицы и чем они в итоге оказались

Как Персиваль Лоурелл нашел доказательства жизни на Марсе

Maxim
Как помочь ребенку найти друзей и поддерживать отношения с ними Как помочь ребенку найти друзей и поддерживать отношения с ними

Родители и друзья ребенка: как общаться и не беспокоиться

Psychologies
10 самых правильных пород кошек 10 самых правильных пород кошек

Удивительные породы кошек

Maxim
Фильмы, которые предсказали и накаркали беду Фильмы, которые предсказали и накаркали беду

Некоторые киносюжеты сбылись и наделали пакостей в реальном мире

Maxim
8 мужских советов из XVIII века, которые актуальны и сегодня 8 мужских советов из XVIII века, которые актуальны и сегодня

Первоклассные рекомендации, который пригодятся тебе и твоему сыну

Maxim
В детстве трава зеленее: зачем мы идеализируем прошлое В детстве трава зеленее: зачем мы идеализируем прошлое

Почему мы так упорно оглядываемся назад и в чем кроется причина ностальгии

Psychologies
Не отдам! Не отдам!

Марта Кетро – о том, чем оборачивается собственничество по отношению к мужчине

Cosmopolitan
Почему Пентагон недоволен самолетом F-35 Почему Пентагон недоволен самолетом F-35

Истребители-бомбардировщики F-35 оказались почти непригодны к эксплуатации

Популярная механика
Внутренний покой: 8 черт людей, которые его обрели Внутренний покой: 8 черт людей, которые его обрели

Как живут люди, которые научились жить в мире с собой и с окружающими

Psychologies
Кирилл и методы Кирилл и методы

Кирилл Истомин — о кино, интерьерах и профессии декоратора

AD
«Полет» на автопилоте: чего ждать от нового сериала Петра Тодоровского «Полет» на автопилоте: чего ждать от нового сериала Петра Тодоровского

Какие сюрпризы принес зрителям новый сериал «Полет»?

Psychologies
Равенство поколений: действительно ли молодым сейчас жить труднее, чем раньше? Равенство поколений: действительно ли молодым сейчас жить труднее, чем раньше?

Отрывок из книги Эндрю Скотта и Линды Граттон «Новое долголетие»

СНОБ
Ретабло – древнейшее из искусств Ретабло – древнейшее из искусств

Ретабло – картины, которые жертвуют церквям в благодарность о помощи святых

Вокруг света
Белковая диета: принципы, меню, научные факты Белковая диета: принципы, меню, научные факты

Как работает белковая диета

РБК
Открыть в приложении