Fémek a repülőgépiparban
Fémek a repülőgépiparban
A fémek a leggyorsabb szállítási mód szolgálatában állnak.
Magnézium. Találta helyét egy modern repülőgép gyártásánál. A kerekek és villák alvázai, a szárnyak elülső élei, ülésrészek, műszerdobozok, különféle karok és fedelek, fülkeajtók és fények - és ez nem az összes magnéziumötvözet listája. Napjainkban a magnéziumot aktívan használják öntöttvas szárnyak, öntött alvázvédő nyílások készítésére, amelyek tömege körülbelül 25% -kal kevesebbe esik, és olcsóbbak a deformálható ötvözetekből készült előregyártott szerkezeteknél. Például az egyik amerikai harcosok siklóereje szinte teljes egészében magnéziumalapú ötvözetből készült.
Ezek az öntött magnézium ötvözetek ritkaföldfém adalékanyagokkal gyakorlatilag nem porózusak, ezért ezekből az ötvözetekből készült részletek nem hajlamosak a repedésre.
Annak ellenére, hogy a magnéziumötvözetek rugalmassága kisebb, mint az alumínium és a vasötvözetek rugalmassága, az alacsony sűrűség miatt ez a fém lehetővé teszi a merevebb és ugyanakkor eléggé könnyű szerkezetek kialakítását.
A helikopteriparban magnéziumot használnak motorok gyártására, egyes modellekben a magnézium részek tömegaránya 23 tömeg%.
A rakétagyártásban a tórium és a cirkónium ötvözetek a legkedveltebbek az alkalmazásban. Megnõttek az ilyen népszerûségnek a megnövelt erõsségek és a hõállóság miatt. Az adalék cirkónium javítja a műanyag tulajdonságait. Egyes modellekben az ilyen ötvözetek 25 tömeg% -ot tettek ki.
Bemutatni és speciális ötvözeteket cirkóniummal, amelyeknek fontos szerepe van - a kagyló rezgésének megszüntetése,
Mikor jön a rövid távú működési struktúrák, itt a magnézium- emlékszel, mert miatt nagy a hőkapacitása képes befogadni a sok hőt, és nem volt ideje egy rövid repülés túlmelegedését.
A Falcon levegő-levegő rakéta 90% magnézium ötvözet (test és sok más rész). Amellett, hogy a burkolólemeztől nem tud nélkülük alagút áramvonalas burkolatok irányítási rendszerek, szivattyúházak, az üzemanyag és az oxigén tartályok, pneumatikus hengerek, támogatja szerelvények, stabilizátorokat és mások.
A közzétett ötvözetek műholdas konstrukciójában a műhold testet készítik. A test két gömbhéjból készül, amelyek 0,76 mm vastagságú lemezekből vannak bélyegezve, és ez az egész szerkezet magnéziumcsövekből készült keretből belülről támaszkodik.
Mivel a magnézium alacsony hőmérsékleten nagy vákuumban szublimálható, a test összetett bevonattal van ellátva, amelynek egyik célja a fém párolgásának csökkentése.
Titanium. Ez nem csak könnyű és tűzálló fém, hanem nagyon tartós és műanyag. A titán tömege kétharmada nagyobb, mint az alumínium, az erősség több, mint 6-szorosa, és a titán refrakteressége több mint kétszerese az alumíniumnak.
Jó stabilitást mutat. A nedves levegőben, a tengervízben a korrózióállósága nem rosszabb, mint a rozsdamentes acél, sósavban pedig sokszor nagyobb. A rozsdamentes acélhoz hasonlóan vágással és nyomással, valamint hegesztéssel és öntött részek készítésével is feldolgozható.
A fő előnye a titán és ötvözetei, mint például a kombinációja egy nagy fajlagos szilárdság és a kémiai stabilitás normál és magas hőmérsékleten (kb 300-500º C), hogy azok nélkülözhetetlenek a modern repülőgépek termelés és űrhajók.
1956-ban az angol pilóta Peter Twiss szuperszonikus repülőgép alumínium ötvözet „Fairey Delta 2” állított fel új világrekordot a sebességet a repülés, amely elérte a parttól 15,5 km sebességgel 1822 km / h.
A kötet a repülőgép motorteljesítmény megengedte neki, hogy dolgozzon még nagyobb sebességet, de a pilóta lesz nem tudja, mert a sebességet túllépve rekordot repülőgép bőr duralumínium melegítjük több mint 100º C, és ez negatív hatással az erőssége a légi jármű borításán. Ezért, hogy elérjék az ilyen nagy sebességek hagyományos duralyuminovuyu trim változást titán, használt nehezebb acél ilyen sebességgel, és a fűtés nem nyereséges.
Az alumíniumötvözetek vagy acél acélból történő titán cseréje utasszállító repülőgépen az alkatrészek tömegmegtakarítása körülbelül 15-40%. A titán drágább költsége ellenére, a fenti fémekhez képest, minden további költség megtérül.
A Douglas utasszállító repülőgépek példája azt mutatja, hogy először csak néhány elem készült titánból, mint például kapulcsok és tűzálló válaszfalak. A tűzálló válaszfalaknál a titán használata hatékony, mivel ennek a fémnek az elektromos vezetőképessége és hővezető képessége ötször kisebb, mint az acélé, és 15-szer kisebb az alumíniumé. De a repülőgépek új modelljeiben már több mint 1000 különböző rész van titánból és ötvözeteiből.
A titánötvözetek használata a sugárhajtású motorok előállításában 100-150 kg súlycsökkentést eredményezhetnek. A sikló is könnyebbé válik (legfeljebb 300 kg).
A motorokban a titánt a levegőbevezető részek, házak, lapátok és kompresszor lemezek gyártására használják. Különösen előnyös volt a titán használata új turbó motorokban. A polgári repülőgép modellben a titán alkatrészek a turbófeltöltő motor teljes tömegének 1/7-ét, a katonai modellben pedig a teljes tömeg 1/5-ét teszik ki.
A rakétákat titánból készült motor burkolatok második és harmadik szakaszának, és a labda-ballon hengerek sűrített vagy cseppfolyósított gázok, a fúvóka és a többiek. A térben kapszulák „Mercury” és a „Gemini” keret, a külső és a belső burkolat készült titánötvözetek.
Aktívan használják az öntött részekből származó titánt is, mivel lehetővé teszi a munkacsiszolás csökkentését és a drága fémek hulladékának csökkentését.
Ami a titán használatát illeti a repüléselektronikában, akkor ez a fém nagyon hasznos gázelnyelő képessége miatt. Megszívja a műszer szivattyúzása után elhagyott gázokat, vagy működés közben a készülékbe kerül. A készülék felszínére alkalmazott titán beépített szivattyúként működik, amely a készülék élettartama alatt működhet. 500 mg titán elegendő ahhoz, hogy nagy mennyiségű levegőt szívjon fel.
A berillium. Vékony profilok esetén, ahol a titán nem alkalmas a kis fajlagos merevség, és az acél és a nikkel ötvözetei nagyon nehézek, az iparosok olyan fémhez fordulnak, mint a berillium.
A fém porának és az oxidok porának, a ritkaságnak és a magas költségeknek a törékenysége, toxicitása az akadályok, amelyek késleltették a berillium használatát a légi járművek gyártásában és a rakétaépítésben.
De számos olyan tanulmány után, amely lehetőséget teremtett a fém szükséges tulajdonságainak javítására, a berillium még mindig a termelők karjaiba került. Most rudakat, csöveket és lemezeket rakétákra, repülésre és nukleáris termelésre gyártanak.
A folyékony reaktív berilliummotorok nem csupán kétszer olyan könnyűek, de 10-szer hosszú ideig is szolgálnak az anyag nagy hővezetőképessége miatt. A berillium a kerékfékek gyártói számára istenszendvics lett, könnyű és magas hővezetőképessége miatt. A berillium fékek több mint 30% -os tömegmegtakarítást eredményeznek, a légi jármű súlya több mint 600 kg-mal csökkent.
Ugyanez igaz a kötőelemekre, amelyek kisebb súlya nem akadályozza meg őket abban, hogy hasonló terheléseket hordoznak az acél kötőelemekhez képest. A kompresszorlemezek kisebb centrifugális feszültsége a más fémekből készült tárcsákhoz képest a berillium további előnye. Kevesebb energiát fordítanak a forgási sebesség megváltoztatása nélkül.
Az ötvözetek a berilliumból a korróziótól való védelme érdekében elevenítő módszereket vezetnek be. Ez lehetővé teszi az oxidáció ellenálló képességének jelentős emelkedését magas hőmérsékleten (hőállóság).
Azt is meg kell jegyezni, hogy a berillium a tulajdonságainak köszönhetően jól elnyeli a hőt, és hiperkonduktor, amely jó áramot vezet alacsony hőmérsékleti viszonyok között.
Alexander Rybakov
A cikk írásához használt források:
Sha Ya. Korovskiy "Flying metals"