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

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
Погода, климат и жизнь птиц Погода, климат и жизнь птиц

Изменение поведения птиц — верный признак смены климатического сезона

Наука и жизнь
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
Зубастые улитки и еще 9 внезапных фактов, чтобы блеснуть в разговоре Зубастые улитки и еще 9 внезапных фактов, чтобы блеснуть в разговоре

Сборник фактов на все случаи и разговоры в жизни

Maxim
Банка больше нет: как за год Сбербанк сменил имя, разошелся с «Яндексом» и не смог сойтись с Ozon Банка больше нет: как за год Сбербанк сменил имя, разошелся с «Яндексом» и не смог сойтись с Ozon

Как Сбербанк превратился в «Сбер»

Forbes
Карта: средний рост мужчин в разных странах мира. Как думаешь, Россия — страна карликов или великанов? Карта: средний рост мужчин в разных странах мира. Как думаешь, Россия — страна карликов или великанов?

Найди страну, на жителей которой ты можешь смотреть свысока!

Maxim
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
Изобрести велосипед на последней миле: как стартап из Краснодара вырос в 21 раз за счет ИИ и «ВкусВилла» Изобрести велосипед на последней миле: как стартап из Краснодара вырос в 21 раз за счет ИИ и «ВкусВилла»

Как стартап «Чекбокс» способен составить конкуренцию лидерам индустрии доставки

Forbes
План на миллиард: как уничтожить кредитные карты и устроить революцию на рынке потребительского кредитования План на миллиард: как уничтожить кредитные карты и устроить революцию на рынке потребительского кредитования

Макс Левчин смог преобразовать концепцию «покупай сейчас, а плати потом»

Forbes
Как говорить, чтобы тебя все слушали Как говорить, чтобы тебя все слушали

Как сделать так, чтобы тебя слушали в любой компании из 2, 17 и 639 человек

Maxim
Эффективные упражнения на выносливость: описания, видео, советы Эффективные упражнения на выносливость: описания, видео, советы

С помощью каких несложных упражнений можно улучшить физическую форму?

РБК
Машины, которые не ломаются и много новинок. Главные автоновости недели Машины, которые не ломаются и много новинок. Главные автоновости недели

Состоялась премьера новых Nissan Qashqai и Mitsubishi Outlander

РБК
Бизнесмен Тихон Смыков вспоминает, как в России появились Nokia, Apple, Nike и LEGO Бизнесмен Тихон Смыков вспоминает, как в России появились Nokia, Apple, Nike и LEGO

Тихон Смыков о том, как отечественный рынок ретейла поднимался с колен

GQ
Уроки бизнеса в русской классике: как плохое ТЗ, русский комплекс неполноценности и скрепы привели к провалу Левши Уроки бизнеса в русской классике: как плохое ТЗ, русский комплекс неполноценности и скрепы привели к провалу Левши

Отрывок из книги «Бесполезная классика» Леонида Клейна

Inc.
Новый Дикий Запад: как пользователи Clubhouse научились зарабатывать в соцсети Новый Дикий Запад: как пользователи Clubhouse научились зарабатывать в соцсети

Как в Clubhouse зарождается рекламный рынок и сколько зарабатывают прямо сейчас

Forbes
Задачи маршрутизации адаптировали к квантовым вычислениям Задачи маршрутизации адаптировали к квантовым вычислениям

Правильная формулировка задачи может уменьшить число кубитов

N+1
5 физиологичных поз для сна: найдите свою 5 физиологичных поз для сна: найдите свою

Какие положения во время сна считаются физиологичными и кому они подходят

Psychologies
Какую профессию выбрать: руководство для тех, кто еще не определился с призванием Какую профессию выбрать: руководство для тех, кто еще не определился с призванием

Присмотрись к нашим рекомендациям, если ты до сих пор недоволен своей работой

Playboy
Синдром окончания пандемии: как заставить себя вернуться в офис после карантина Синдром окончания пандемии: как заставить себя вернуться в офис после карантина

Как вернуться в офис с удаленки, чтобы не было мучительно больно

Cosmopolitan
Алексей Биргер: Бигос, фаршированные цыплята и рольмопсы из сельди от пани Хмелевской Алексей Биргер: Бигос, фаршированные цыплята и рольмопсы из сельди от пани Хмелевской

Глава из еще не дописанной книги Алексея Биргера «Кухня знаменитых детективов»

СНОБ
«Часики тикают»: как отвечать на бестактные вопросы о личной жизни «Часики тикают»: как отвечать на бестактные вопросы о личной жизни

«Когда свадьба?», «Скоро обзаведетесь наследниками?», «Пойдете за вторым?»

Psychologies
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
Плачу, толстею и мерзну: 7 поводов проверить щитовидку прямо сейчас Плачу, толстею и мерзну: 7 поводов проверить щитовидку прямо сейчас

Симптомы, которые могут указывать на проблемы с щитовидной железой

Cosmopolitan
Сонливость днем: причины и способы перестать быть Спящим красавцем Сонливость днем: причины и способы перестать быть Спящим красавцем

Список факторов, провоцирующих дневную сонливость

Playboy
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
Персона Персона

О необычных запросах клиентов и репутации русских александритов

Robb Report
Новая Lada Niva Travel: первые впечатления за рулем Новая Lada Niva Travel: первые впечатления за рулем

Дебют обновленной Lada Niva

РБК
На два фронта На два фронта

Что делать женщине, если ее муж – «двоеженец» и не собирается ничего менять?

Лиза
Сосланный в андроида Сосланный в андроида

Фантастический рассказ Александра Маркова

Наука и жизнь
Александра Ребенок: «Дома я перестаю быть воином» Александра Ребенок: «Дома я перестаю быть воином»

Интервью с актрисой Александрой Ребенок об активном материнстве и работе в кино

Cosmopolitan
Открыть в приложении