Nesējraķetes, satelīti un kosmosa stacijas ir atkarīgas no konstrukcijām, kas ir izturīgas, vieglas un stingras. Alumīnijs atbilst šīm prasībām par daļu no titāna vai kompozītmateriālu izmaksām, un to var veidot un metināt lielās tvertnēs un rāmjos.
Dažādas kategorijas kalpo dažādām lomām: 2219 metinātām kriogēnajām tvertnēm, 7075 ļoti noslogotām veidgabaliem, 6061 vispārīgām konstrukcijām un 5xxx sakausējumi tvertnēm un šķidruma līnijām.
Kāpēc alumīnijs dominē kosmosa konstrukcijās
Kosmosa lidojumos noteicošā prasība ir masa. Katram orbītā novietotam kilogramam ir nepieciešams degviela un struktūra, tāpēc konstrukcijas masas samazināšanās reizina kravnesību. Alumīnijs piedāvā izcilu stiprības un svara attiecību, labu stingrību un pārbaudītu uzticamību vakuumā.
Alumīnijs labi darbojas arī kriogēnās temperatūrās, saglabājot elastību, kur daži tēraudi kļūst trausli, kas ir būtiski tvertnēm, kurās ir šķidrs skābeklis un šķidrais ūdeņradis. Tā siltumvadītspēja palīdz pārvaldīt siltuma ceļus, nepievienojot smagas īpašas sastāvdaļas.
Galvenie sakausējumi palaišanas transportlīdzekļiem un cisternām
Alloy 2219 ir vara-gultnis, kas izstrādāts metinātām kriogēnajām tvertnēm, jo tas saglabā izturību zemā temperatūrā un uzticami metina. Tas ir izmantots degvielu tvertnēm lielākajās palaišanas sistēmās, kur nepieciešamas lielas metinātas konstrukcijas.
Sakausējums 7075 tiek izmantots lielas-slodzes piederumiem, kronšteiniem un adapteriem, kur nepieciešama maksimāla izturība, savukārt 6061 kalpo rāmjiem, paneļiem un vispārīgām konstrukcijām. Sakausējums 5083 un 5052 parādās tvertnēs, caurulēs un komponentos, kam nepieciešama stingrība un izturība pret koroziju.
Satelītu autobusi un siltuma vadība
Satelītu konstrukcijas ir veidotas no alumīnija šūnveida paneļiem, mehāniski apstrādātiem kronšteiniem un presētiem rāmjiem. Paneļi nodrošina augstu stingrību ar minimālu masu, un metāls ir saderīgs ar termisko ciklu, kas sastopams orbītā.
Alumīnijs kalpo arī siltuma kontrolei caur siltuma caurulēm, radiatoru paneļiem un montāžas saskarnēm, jo tā augstā vadītspēja efektīvi izplata siltumu. Virsmas apstrāde un pārklājumi kontrolē pasīvajam termiskajam līdzsvaram nepieciešamās optiskās īpašības.
Ražošana, metināšana un kvalitātes kontrole
Kosmosa konstrukcijās tiek izmantota berzes maisīšanas metināšana, mainīgas polaritātes plazmas loka metināšana un precīza apstrāde, lai izveidotu savienojumus ar minimālu defektu saturu. Termiskā apstrāde un spriedzes samazināšana tiek stingri kontrolēta, lai saglabātu izmēru stabilitāti, izmantojot palaišanas slodzes un termisko ciklu.
Pārbaude balstās uz radiogrāfisko un ultraskaņas testēšanu, izmēru pārbaudi un tvertņu spiediena pārbaudi. Pārbaudītu sakausējumu, nobriedušu procesu un stingras pārbaudes kombinācija ir tas, kas notur alumīniju kosmosa lidojumu aparatūras centrā.
Bieži uzdotie jautājumi
J: Kāpēc kosmosa kuģos izmanto alumīniju?
Alumīnijs piedāvā augstu izturību pie ļoti mazas masas, labu stingrību, uzticamu uzvedību kriogēnās temperatūrās un lielisku siltumvadītspēju, kas viss ir kritiski svarīgi kosmosa lidojumu konstrukcijās.
J: Kuru alumīnija sakausējumu izmanto raķešu degvielas tvertnēm?
Sakausējums 2219 tiek plaši izmantots metinātām kriogēno degvielu tvertnēm, jo tas saglabā izturību zemā temperatūrā un metina ar labu uzticamību.
J: Kā tiek metinātas kosmosa konstrukcijas?
Berzes maisīšanas metināšana un mainīgas polaritātes plazmas loka metināšana ir izplatīta, jo tā rada skaņu savienojumus ar zemu defektu saturu lielos alumīnija mezglos.
J: Vai alumīniju izmanto satelītos?
Jā. Satelītu autobusos tiek izmantoti alumīnija šūnveida paneļi, mehāniski apstrādāti kronšteini un presēti rāmji, lai sasniegtu augstu stingrību ar minimālu masu.
J: Vai alumīnijs paliek stiprs zemā temperatūrā?
Jā. Alumīnija sakausējumi parasti palielina izturību un saglabā atbilstošu elastību, temperatūrai pazeminoties, tāpēc tie ir piemēroti kriogēnajām tvertnēm un kosmosa konstrukcijām.