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
Снизившуюся популярность коллекционирования бабочек назвали угрозой их изучения Снизившуюся популярность коллекционирования бабочек назвали угрозой их изучения

Сегодня люди стараются фотографировать бабочек, а не ловить их

N+1
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
Как американский психолог приехал смотреть советские психбольницы и стал великим документалистом Как американский психолог приехал смотреть советские психбольницы и стал великим документалистом

Поездка в СССР изменила жизнь Альберта Мэйслеса и историю документального кино

Weekend
10 способов побыстрее заснуть 10 способов побыстрее заснуть

Забудь о бессоннице, как о страшном сне!

Maxim
Пробки навсегда? О транспортных сетях в Москве и России Пробки навсегда? О транспортных сетях в Москве и России

Что не так с российскими путями сообщения и что можно с этим сделать

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 сделать волосы густыми и мягкими: 7 советов для идеальной прически Как сделать волосы густыми и мягкими: 7 советов для идеальной прически

Шикарные волосы — это необязательно заслуга природы

Cosmopolitan
Почему собаки едят сухой корм, и могут ли они перейти на «человеческую» пищу Почему собаки едят сухой корм, и могут ли они перейти на «человеческую» пищу

Веками собаки «подъедали» за человеком, почему теперь мы кормим их сухим кормом?

Популярная механика
Спектр железа в космических лучах оказался непохож на спектры других тяжелых элементов Спектр железа в космических лучах оказался непохож на спектры других тяжелых элементов

Железо отнесли к одному классу космических лучей с более легкими частицами

N+1
«Черт с ним, с закрытым рестораном, мне было жалко людей»: ресторатор Евгений Ничипурук о лубочной русской кухне и выживании в кризис «Черт с ним, с закрытым рестораном, мне было жалко людей»: ресторатор Евгений Ничипурук о лубочной русской кухне и выживании в кризис

Интервью с ресторатором Евгением Ничипуруком о том, как бизнес пережил кризис

Forbes
Не как у всех: зачем нужна персонализация для женского здоровья? Не как у всех: зачем нужна персонализация для женского здоровья?

Персонализированный подход в медицине — новый способ заботиться о здоровье

Cosmopolitan
А ты пиши А ты пиши

Линор Горалик — о свободе творчества в мире, состоящем из ограничений

Vogue
«Нельзя колоть ботокс в 20» и еще 6 мифов о ботулинотерапии, которые пора забыть «Нельзя колоть ботокс в 20» и еще 6 мифов о ботулинотерапии, которые пора забыть

Как обстоят дела с ботулинотерапией?

Cosmopolitan
Когда близнецы не похожи друг на друга Когда близнецы не похожи друг на друга

Почему одни близнецы похожи друг на друга, а другие нет?

Наука и жизнь
Мы расстались, когда нам было по 14. Через двадцать лет мы снова вместе Мы расстались, когда нам было по 14. Через двадцать лет мы снова вместе

Наши герои, полюбив и расставшись подростками, встретились через двадцать лет

Psychologies
Был спрос, деньги и помощь Disney, но все равно обанкротились: как провалился перспективный бренд мороженого Ample Hills Был спрос, деньги и помощь Disney, но все равно обанкротились: как провалился перспективный бренд мороженого Ample Hills

Что будет, если вложить в рост бизнеса миллионы, но экономить на оборудовании

VC.RU
Сосланный в андроида Сосланный в андроида

Фантастический рассказ Александра Маркова

Наука и жизнь
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
«Как составить планы на жизнь?»: метод основателя сервиса такси Gett Дэвида Вайсера «Как составить планы на жизнь?»: метод основателя сервиса такси Gett Дэвида Вайсера

Как составлять личные планы на много лет вперед

VC.RU
Летающий танк или летающий гроб? 6 железных фактов о штурмовике Ил-2 Летающий танк или летающий гроб? 6 железных фактов о штурмовике Ил-2

Каким был штурмовик Ил-2?

Maxim
Как бороться с бессонницей: 18 эффективных средств для полноценного ночного отдыха Как бороться с бессонницей: 18 эффективных средств для полноценного ночного отдыха

Как ускорить засыпание естественным образом без использования снотворного

Playboy
Ваши сотрудники — это ваш бизнес. Четыре урока заботы о людях от успешных CEO Ваши сотрудники — это ваш бизнес. Четыре урока заботы о людях от успешных CEO

Заботьтесь о своих сотрудниках — и тогда они позаботятся о вашем бизнесе

Inc.
Кто такой сигма-самец и что делать, если ты — он? Кто такой сигма-самец и что делать, если ты — он?

Одинокие волки: не менее сильные, чем альфа, но более независимые

Maxim
Спокойно, все под контролем Спокойно, все под контролем

Где Селена Гомес нашла свою зону комфорта и чем ей пришлось пожертвовать?

Glamour
О чём поведала астролябия VP-856 и как цифровые карты помогли заглянуть в прошлое О чём поведала астролябия VP-856 и как цифровые карты помогли заглянуть в прошлое

Как ученые и путешественники делали первые карты и измеряли расстояния

Наука и жизнь
Экспресс-диета на мочегонных чаях - почему лучше не рисковать? Экспресс-диета на мочегонных чаях - почему лучше не рисковать?

Так ли идеальны и безопасны для твоего здоровья чаи-диуретики?

Cosmopolitan
Эпоха любви: 8 лучших сериалов для тех, кто в восторге от «Бриджертонов» Эпоха любви: 8 лучших сериалов для тех, кто в восторге от «Бриджертонов»

Исторические сериалы, ничем не уступающие «Бриджертонам»

Cosmopolitan
Как восстановить режим сна Как восстановить режим сна

Превратись из ворчливого полуночника в раннюю пташку!

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
Открыть в приложении