Metalele din industria aeronautică
Metalele sunt în serviciul celui mai rapid mod de transport.
Magneziu. Și-a găsit locul în producția unei aeronave moderne. Șasiu pentru roți și furci, margini frontale ale aripilor, părți ale scaunelor, carcase pentru instrumente, diverse pârghii și capace, uși de cabină și lumini - și aceasta nu este întreaga listă de aliaje de magneziu. În prezent, magneziul a fost utilizat în mod activ pentru a face aripi turnate, trapeze de șasiu turnate, care sunt mai ușoare în greutate cu aproximativ 25% și sunt mai ieftine decât structurile prefabricate din aliaje deformabile. De exemplu, planorul unui luptător american a fost aproape în întregime fabricat din aliaje pe bază de magneziu.
Aceste aliaje de magneziu turnate cu aditivi de pământuri rare sunt practic neporoase și, prin urmare, detaliile realizate din aceste aliaje nu sunt foarte susceptibile la fisuri.
În ciuda faptului că elasticitatea aliajelor de magneziu este mai mică decât elasticitatea aluminiului și a aliajelor de fier, datorită densității scăzute, acest metal face posibilă obținerea unor structuri mai rigide și în același timp suficient de ușoare.
În industria elicopterelor magneziu se utilizează pentru producerea de motoare, în unele modele procentul de piese de magneziu este de 23% din masă.
În ingineria rachetelor, aliajele cu toriu și zirconiu sunt cele mai populare în aplicație. Ele merită o astfel de popularitate datorită rezistenței și rezistenței la căldură. Aditivul zirconiu îmbunătățește proprietățile de plastic. În unele modele, astfel de aliaje au fost de 25% în greutate.
Introduceți și aliajele speciale cu zirconiu, care au o abilitate importantă - de a stinge vibrațiile cojilor,
Dacă vine vorba de construcții pe termen scurt, atunci aici în producția amintit magneziu, deoarece, datorită capacității sale ridicate de căldură poate absorbi o mulțime de căldură și nu va avea timp să supraîncălzească pentru un zbor scurt.
Racheta Falcon aer-aer este un aliaj de magneziu de 90% (corp și multe alte părți). În plus față de bombardarea fără ele, tunelele, carcasele, carcasele pompelor, rezervoarele de combustibil și oxigen, cilindrii de sisteme pneumatice, unitățile de susținere, stabilizatoarele etc. nu se descurcă.
În construcția prin satelit a aliajelor publicate, se realizează corpul satelitului. Corpul este realizat din două cochilii sferice, ștanțate din foi de aliaj de grosime de 0,76 mm, iar întreaga structură este susținută din interior de un cadru din tuburi de magneziu.
Datorită faptului că magneziul este vizibil sublimat în vid înalt la temperaturi scăzute, corpul este acoperit cu un strat complex, unul dintre scopurile căruia este reducerea evaporării metalului.
Titan. Nu este numai metal ușor și refractar, ci și destul de durabil și plastic. Greutatea titanului este de două treimi mai mare decât aluminiu, rezistența este de peste 6 ori, iar refractarea titanului este de peste două ori mai mare decât aluminiul.
Are o stabilitate bună. În aerul umed, în apa de mare, rezistența la coroziune nu este mai proastă decât oțelul inoxidabil, iar în acidul clorhidric este de multe ori mai mare decât acesta. Ea, precum oțelul inoxidabil, poate fi prelucrată prin tăiere și presiune, precum și sudarea și fabricarea pieselor turnate din acesta.
Principalele avantaje ale titan și aliajele sale, cum ar fi o combinație de o mare stabilitate și rezistență chimică specifică la temperaturi normale și ridicate (aproximativ 300-500º C) le face indispensabile în producția de avioane moderne și nave spațiale.
În 1956, pilotul engleză Peter Twiss avioane supersonice aliaj de aluminiu „Fairey Delta 2“, a stabilit un nou record mondial pentru viteza de zbor, care a ajuns la o distanta de 15.5 km viteza 1822 kmh.
Volumul puterii motorului aeronavei ia permis să se dezvolte și mai mult viteza, dar pilotul va nu putea, pentru ca la excesul de viteza record de piele de aeronave de la duraluminiu încălzit la mai mult de 100º C, iar acest lucru ar avea un impact negativ asupra rezistenței pielii aeronavei. Prin urmare, pentru a realiza astfel de viteze mari de schimbare asieta duralyuminovuyu convențional pentru titan, folosit oțel mai grele la astfel de viteze, iar încălzirea nu este profitabil.
Atunci când înlocuiți aliajele de aluminiu sau oțelul cu titan în avionul de pasageri, economia de greutate a pieselor este de aproximativ 15-40%. În ciuda costurilor mai scumpe de titan, în comparație cu metalele de mai sus, toate costurile suplimentare plătesc.
Exemplu de aeronavă de pasageri Douglas arată că, la început, doar unele elemente au fost fabricate din titan, cum ar fi nacelele și partițiile rezistente la foc. În pereții despărțitori ignifugați, utilizarea titanului este eficientă, deoarece conductivitatea electrică și conductivitatea termică a acestui metal este de 5 ori mai mică decât cea a oțelului și de 15 ori mai mică decât cea a aluminiului. Dar în noile modele de aeronave exista deja mai mult de 1000 de piese diferite din titan și aliajele sale.
Utilizarea aliajelor de titan în producția de motoare cu reacție poate reduce greutatea cu 100-150 kg. De asemenea, planorul devine mai ușor (cu 300 kg sau mai mult).
În motoare, titanul este utilizat pentru fabricarea pieselor de admisie a aerului, a carcasei, a lamelor și a discurilor compresoare etc. O utilizare deosebit de avantajoasă a fost utilizarea titanului în noile motoare turbofan. În modelul aeronavelor civile, părțile din titan constituie 1/7 din masa totală a motorului turbofan, iar în modelul militar, 1/5 din masa totală.
Rachetele sunt realizate din carcase de motor din aliaj de titan, a doua și etapele a treia și cilindri baloane pentru gaze comprimate sau lichefiate, duza și altele. În capsulele spațiale „Mercur“ și „Gemini“ cadru, învelișul exterior și interior sunt realizate din aliaje de titan.
Titanul sub formă de piese turnate este, de asemenea, utilizat în mod activ, deoarece permite reducerea cantității de tăiere a lucrărilor și reducerea deșeurilor de metale scumpe.
În ceea ce privește utilizarea titanului în electronica aviației, atunci acest metal este foarte util din cauza capacităților sale de absorbție a gazelor. Acesta absoarbe gazele rămas după pomparea instrumentului sau a intrat în dispozitiv în timpul funcționării. Titanul, aplicat pe suprafața dispozitivului, acționează ca o pompă încorporată capabilă să funcționeze pe durata de viață a dispozitivului. 500 mg de titan este suficient pentru a absorbi cantitati mari de aer.
Beriliu. Pentru profilele subțiri, unde titanul nu este potrivit din cauza rigidității specifice, iar aliajele din oțel și nichel sunt foarte grele, industriașii se transformă într-un metal precum beriliul.
Fragilitatea, toxicitatea prafului metalic și a prafului din oxizi, raritatea și costurile ridicate reprezintă obstacolele care au întârziat utilizarea beriliului în construcția de aeronave și construirea de rachete.
Dar după numeroase studii care au deschis posibilități de îmbunătățire a proprietăților necesare ale acestui metal, beriliul a preluat încă brațele producătorilor. Acum se fabrică tije, țevi și foi de rachetă, aviație și producție nucleară.
Carcasele motoarelor cu beriliu reactiv la lichide nu sunt doar de două ori mai ușoare, dar servesc și de zece ori mai mult datorită conductivității termice ridicate a acestui material. Beriliul a devenit un cadou pentru producătorii de frâne pe roți din cauza ușurinței și a conductivității termice ridicate. Feriile de beriliu oferă o reducere a greutății de peste 30%, greutatea aeronavei a scăzut cu mai mult de 600 kg.
Același lucru este valabil și pentru dispozitivele de fixare, a căror greutate mică nu le împiedică să efectueze sarcini similare cu cele ale elementelor de fixare din oțel. Tensiunile centrifuge mai mici ale discurilor de compresor comparativ cu discurile realizate din alte metale reprezintă un alt merit de beriliu. Mai puțină energie este folosită fără a schimba viteza de rotație.
Pentru a proteja aliajele de beriliu de coroziune, se introduc metode de anodizare. Acest lucru face posibilă creșterea semnificativă a rezistenței la oxidare la temperaturi ridicate (rezistență la căldură).
De asemenea, trebuie remarcat faptul că beriliul, datorită proprietăților sale, absoarbe căldura bine și este un hiperconductor, conducând un curent bun la temperaturi scăzute.
Alexander Rybakov
Surse folosite pentru a scrie articolul:
Sh. Ya. Korovskiy "Flying metals"