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
11 продуктов питания, которые ученые советуют избегать 11 продуктов питания, которые ученые советуют избегать

Какие именно “плохие” продукты вредят нашему здоровью?

Популярная механика
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
Метод: “Сознание – всадник, бессознательное – лошадь” Метод: “Сознание – всадник, бессознательное – лошадь”

Метод, который заслужил неоднозначную славу

Psychologies
Как повысить иммунитет и избежать авитаминоза? Как повысить иммунитет и избежать авитаминоза?

Наверняка весной вы замечали за собой постоянную усталость и разбитость

GQ
В бирманском янтаре нашли шипастую гусеницу возрастом 100 миллионов лет В бирманском янтаре нашли шипастую гусеницу возрастом 100 миллионов лет

Одна из немногих гусениц, известных из мелового периода

N+1
25 вещей, которые на самом деле ненавидят женщины 25 вещей, которые на самом деле ненавидят женщины

Эта статья поможет тебе прожить чуть более счастливую и долгую жизнь

Maxim
Как по поведению девушки понять, что у тебя есть шанс закрутить с ней служебный роман Как по поведению девушки понять, что у тебя есть шанс закрутить с ней служебный роман

10 признаков, что твоя симпатичная коллега на работе не против

Maxim
«Я верила вруну»: автор книги «Твоя идеальная семья» разводится со вторым мужем «Я верила вруну»: автор книги «Твоя идеальная семья» разводится со вторым мужем

Писательница и коуч Олеся Малинская по отношениям потерпела крах в личной жизни

Cosmopolitan
«Ложечку за маму» и другие опасные послания про еду из нашего детства «Ложечку за маму» и другие опасные послания про еду из нашего детства

Как родители прививают детям вредные установки про еду

Psychologies
Президент «Рив Гош» Эдгар Шабанов — о будущем компании Президент «Рив Гош» Эдгар Шабанов — о будущем компании

В каком направлении будет развиваться парфюмерно-косметическая сеть «Рив Гош»

РБК
Вдохновленные Вдохновленные

Книга о том, что нужно знать продакт-менеджеру

kiozk originals
VR-приложение для смартфона помогло побороть акрофобию VR-приложение для смартфона помогло побороть акрофобию

Приложение помогает людям снизить страх высоты

N+1
Не хочу работать: 7 основных причин, почему не хочется трудиться, и способы борьбы с апатией Не хочу работать: 7 основных причин, почему не хочется трудиться, и способы борьбы с апатией

Список основных причин, почему у тебя может пропасть желание трудиться

Playboy
Физики объяснили низкую скользкость льда при приближении к температуре плавления Физики объяснили низкую скользкость льда при приближении к температуре плавления

На скользкость влияют твердость льда, форма скользящего предмета и его давление

N+1
Как научиться высыпаться Как научиться высыпаться

Хочешь хорошо выспаться?

Maxim
“Я вышла замуж по расчету” “Я вышла замуж по расчету”

Юлия Эльдеева слушала не веление сердца, а голос рассудка

Psychologies
7 скрытых опасностей старых квартир 7 скрытых опасностей старых квартир

Что нужно иметь при себе покупателю квартиры в старом доме

Maxim
4 самых распространенных пикантных сна и их значение 4 самых распространенных пикантных сна и их значение

Нормально ли видеть эротические сны?

Playboy
Пространство новых материалов Пространство новых материалов

Как один ученый придумал альтернативу таблице Менделеева

Популярная механика
Вселенная Эдгара По Вселенная Эдгара По

Иногда чуткие к достижениям науки писатели могут предугадывать будущее

Наука и жизнь
Ботокс: что нужно знать, прежде чем принимать решение Ботокс: что нужно знать, прежде чем принимать решение

Что лучше знать до инъекций ботокса и как он влияет на красоту и здоровье

РБК
7 типов отдыха, которые нужны каждому из нас 7 типов отдыха, которые нужны каждому из нас

Чтобы восполнить энергию, надо определить, в каком типе отдыха вы нуждаетесь

Psychologies
Приз за подписку: как устроены и чем оборачиваются розыгрыши в Instagram Приз за подписку: как устроены и чем оборачиваются розыгрыши в Instagram

Как устроены гивы в инстаграме и почему вокруг них так много скандалов?

РБК
Mazda CX-30: модель минус-сайз Mazda CX-30: модель минус-сайз

Самая обаятельная и привлекательная Mazda CX-30!

Maxim
Как фильм «Дом Пьера Кардена» раскрывает дизайнера с новых и неожиданных сторон Как фильм «Дом Пьера Кардена» раскрывает дизайнера с новых и неожиданных сторон

Документальный фильм «Дом Пьера Кардена» о легендарном модном дизайнере

Esquire
Андрей Рубанов: Человек из красного дерева Андрей Рубанов: Человек из красного дерева

Глава из мистического романа Андрея Рубанова «Человек из красного дерева»

СНОБ
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
Веселая вдова: лучшая роль Мишель Пфайффер — женщина, которая неудачно спланировала свою смерть Веселая вдова: лучшая роль Мишель Пфайффер — женщина, которая неудачно спланировала свою смерть

Почему фильм «Уйти не прощаясь» может принести «Оскар» Мишель Пфайффер

Forbes
9 лучших игр для двоих: свежие идеи для домашнего свидания 9 лучших игр для двоих: свежие идеи для домашнего свидания

Хватит залипать в сериалы!

Playboy
Открыть в приложении