Кузьминова Софья 11 кл

Содержание

Алюминий Выбор конструктора за прошедшие 50 лет стал намного богаче. Тем не менее как тогда, так и сейчас алюминий – металл 1 в ракете.

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

Космические сплавы Основная тенденция в области разработок космических материалов создание гранулированных алюминиевых сплавов, которые обеспечивают практически тридцатипроцентное снижение веса узловых конструкций. Расширяется и диапазон рабочих температур до 850 °С. Интерметаллиды это, как правило, сплавы титана, причем наиболее перспективными считаются варианты «титан-алюминий», «никель-алюминий» и «железо-хром- алюминий».

Сплав никонель применяется в ракетостроении; элинвар сохраняет постоянную упругость при различных температурах; платинит заменяет дорогую платину; пермаллой обладает магнитной проницаемостью. Пермаллойные сердечники есть в любом телефонном аппарате.

Железо Незаменимый элемент любых инженерных конструкций. Железо в виде разнообразных высокопрочных нержавеющих сталей – второй по применению металл в ракетах. Везде, где нагрузка не распределена по большой конструкции, а сосредоточена в точке или нескольких точках, сталь выигрывает у алюминия. Сталь жестче – конструкция из стали, размеры которой не должны «плыть» под нагрузкой, получается почти всегда компактнее и иногда даже легче алюминиевой. Сталь гораздо лучше переносит вибрацию, более терпима к нагреву, сталь дешевле, за исключением самых экзотических сортов

Медь Основной металл электро- и тепловой техники. Довольно тяжелый, не слишком прочный, по сравнению со сталью – легкоплавкий, мягкий, по сравнению с алюминием – дорогой, но тем не менее незаменимый металл. Теплопроводность меди больше в десять раз по сравнению с дешевой сталью и в сорок раз по сравнению с дорогой нержавейкой. Алюминий тоже проигрывает меди по теплопроводности, а заодно и по температуре плавления. Нужна эта теплопроводность в двигателе ракеты. Из меди делают внутреннюю стенку ракетного двигателя, которая сдерживает трехтысячеградусный жар ракетного сердца. Чтобы стенка не расплавилась, ее делают составной – наружная, стальная, держит механические нагрузки, а внутренняя, медная, принимает на себя тепло. В тоненьком зазоре между стенками идет поток горючего, направляющегося из бака в двигатель. Здесь медь выигрывает у стали: температуры плавления отличаются на треть, а теплопроводность – в десятки раз. Так что стальная стенка прогорит раньше медной.

Серебро Драгоценный металл, известный человечеству с древности. Металл, без которого не обойтись нигде. Именно он связывает медь со сталью в жидкостном ракетном двигателе. Со времен ГИРДа и до сих пор единственным способом соединения частей камеры сгорания ракетных двигателей остается пайка серебряными припоями в вакуумной печи или в инертном газе. Попытки найти бессеребряные припои для этой цели ни к чему пока не привели.

Бериллий Этот металл втрое дороже серебра, но и он находит применение в космических аппаратах (правда, не в ракетах). Главным образом он получил известность благодаря способности замедлять и отражать нейтроны в ядерных реакторах. В качестве конструкционного материала его стали использовать позже.

Титан и титановые сплавы Самый модный металл космического века. Из титановых сплавов в основном делают газовые баллоны высокого давления (особенно для гелия). Каждый такой баллон весил 19 килограммов. Это почти впятеро легче, чем стандартный сварочный баллон такой же вместимости, но рассчитанный на вдвое меньшее давление!

В авиа- и ракетостроении титан ценится за свою жаропрочность, а наиболее широкое распространение здесь получил его сплав с алюминием и ванадием: именно из него изготавливают детали для корпусов летательных аппаратов и реактивных двигателей.

Ниобий Применение и производство ниобия быстро возрастают, что обусловлено сочетанием таких его свойств, как тугоплавкость, малое сечение захвата тепловых нейтронов, способность образовывать жаропрочные, сверхпроводящие и др. сплавы, коррозионная стойкость, геттерные свойства, низкая работа выхода электронов, хорошие обрабатываемость давлением на холоде и свариваемость. Основные области применения ниобия: ракетостроение, авиационная и космическая техника, радиотехника, электроника, химическое аппаратостроение, атомная энергетика.

Цирконий Цирконий имеет очень малое сечение захвата тепловых нейтронов и высокую температуру плавления. Поэтому металлический цирконий, не содержащий гафния, и его сплавы применяются в атомной энергетике для изготовления тепловыделяющих элементов, тепловыделяющих сборок и других конструкций ядерных реакторов.

Атомное топливо Расчеты показали, что вес ракет с ядерными двигательными системами снижается в раз по сравнению с обычными химическими ракетами и в 3-5 раз по сравнению с высокоэнергетичными химическими ракетами на новых видах топлива. Нет сомнения, что будущее ракетного движения связано с использованием атомной энергии.

I. ДВИГАТЕЛЬ. В КОТОРОМ РАБОЧЕЕ ТЕЛО ПРОПУСКАЕТСЯ ЧЕРЕЗ АКТИВНУЮ ЗОНУ РЕАКТОРА: 1. Реактор. 2. Бак с рабочим телом. 3. Сопло двигателя. 5. Насос. II. ДВИГАТЕЛЬ, В КОТОРОМ РАБОЧЕЕ ТЕЛО СМЕШИВАЕТСЯ С ЯДЕРНЫМ ГОРЮЧИМ (ГАЗОВЫЙ): 4. Запас делящегося вещества. III. ДВИГАТЕЛЬ С УСКОРЕНИЕМ ИОНОВ: 6. Паровая турбина. 7. Генератор электрического тока. 8. Система охлаждения отработанного пара. 9. Цилиндры, ускоряющие поток заряженных частиц (ионов). IV. ДВИГАТЕЛЬ С УДАРНОЙ ТРУБОЙ: 10. Бак высокого давления для накапливания горячего газа. 11. Клапан бака. 12. Клапан выхлопной трубы. 13. Клапаны системы охлаждения. 14. Выхлопная труба. V. ДВИГАТЕЛЬ С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГОЙ: 15. Анод дуги. 16. Стабилизатор. 17. Кольцевой электрод (катод дуги).

Заключение Невозможно перечислить все металлы, которые можно назвать гордым именем «крылатые». Монополия металлов, существовавшая в начале 1950-х годов, давно уже нарушена стекло и углепластиками. Углепластиковые обтекатели, прикрывающие полезную нагрузку, и углепластиковые сопла двигателей верхних ступеней уже существуют и постепенно начинают составлять конкуренцию металлическим деталям.