Zastosowanie tytanu w przemyśle lotniczym wykorzystuje przede wszystkim jego właściwości, takie jak niska gęstość, wysoka wytrzymałość,-odporność na wysoką temperaturę i odporność na korozję. Jego zastosowanie w lotnictwie ma na celu zmniejszenie masy startowej, zwiększenie zasięgu i obniżenie kosztów, co czyni go bardzo poszukiwanym-materiałem w tej dziedzinie. Tytan można stosować w rakietach, pociskach rakietowych i zastosowaniach lotniczych jako zbiorniki ciśnieniowe, zbiorniki paliwa, obudowy silników rakietowych, wykładziny dysz rakietowych, pociski satelitów, kabiny załogowych statków kosmicznych (powłoki i szkielety konstrukcyjne), podwozia, moduły księżycowe i układy napędowe.
Powszechnie stosowanym materiałem na korpus amerykańskiego silnika rakietowego pierwszego-stopnia jest stop Ti-6Al-4V. Stop ten stosowany jest także w dużych cylindrycznych zbiornikach rakiet na paliwo ciekłe oraz w kulistych i eliptycznych obudowach silników międzykontynentalnych rakiet balistycznych oraz rakiety „Minuteman”.
Z drugiej strony, ze względu na niską zawartość pierwiastków śródmiąższowych, zwłaszcza tlenu, w stopach Ti-6Al-4V ELI i Ti-5Al-2.5Sn ELI, stopy te mogą być stosowane w ultraniskich temperaturach. W związku z tym wykorzystuje się je do produkcji pojemników na ciekły wodór w rakietach i pociskach rakietowych, szczelnych przedziałów statków kosmicznych „Merkury” i „Gemini”, a także podstawowych elementów konstrukcyjnych statku kosmicznego „Apollo”, który pomyślnie wylądował na Księżycu.
Oprócz czystego tytanu przemysłowego, Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2.5Sn, Ti-6Al-4V ELI i Ti-5Al-2.5Sn ELI, przemysł lotniczy wykorzystuje również Ti-7Al-4Mo, Ti-3Al-2.5V, Ti-13V-11Cr-3Al, Ti-15-3Cr-3Sn-3Al i Materiały kompozytowe Ti/B-Al.
Wahadłowiec kosmiczny, pierwszy na świecie załogowy statek kosmiczny wielokrotnego użytku, był opracowywany od 1972 r., a swój pierwszy udany lot odbył w 1981 r. Statek kosmiczny składa się z małego-skrzydlatego statku powietrznego, zewnętrznego zbiornika paliwa o długości 47-metrów- oraz dwóch silników rakietowych na paliwo stałe o łącznej masie 500 ton.
Orbitalny statek kosmiczny ma 37 metrów długości i waży około 68 ton, czyli mniej więcej tyle samo, co samolot transportowy DC-9. Jest to największy jak dotąd załogowy statek kosmiczny, z ładownią o długości 18 metrów i średnicy 5 metrów, zdolny dostarczyć na orbitę okołoziemską 29,5 tony ładunku. Podobnie jak rakieta, można go wystrzelić i niczym statek kosmiczny latać po orbitach do maksymalnej wysokości 1000 kilometrów. W przypadku braku oporu atmosferycznego może szybować i lądować jak samolot. Zasadniczo jest to kosmiczny statek transportowy, a jednym z kluczowych wskaźników oceny jego użyteczności jest efektywna ładowność do transportu towarów między Ziemią a orbitą okołoziemską. Aby zmaksymalizować tę efektywną ładowność, stopy tytanu stały się krytycznym materiałem na komponenty pojazdów lotniczych. Orbitalny statek kosmiczny został zaprojektowany na okres użytkowania wynoszący 100 lotów, przy czym każda misja będzie trwała od 7 do 30 dni w przestrzeni kosmicznej. Ponieważ jest załogowy, został zaprojektowany tak, aby wytrzymywał trudne warunki panujące w przestrzeni kosmicznej (próżnia, ekstremalne wahania temperatury na orbicie i nagrzewanie podczas ponownego wejścia w atmosferę) i nadawał się do wielokrotnego użytku.
1. Zbiornik-wysokociśnieniowy
Stopy tytanu są szeroko stosowane, ponieważ mogą zmniejszyć całkowitą masę pojazdów krążących wokół statków kosmicznych. Podstawowym zastosowaniem tytanu są-wysokociśnieniowe zbiorniki do przechowywania niezbędnych paliw i gazów. Lekkie pojemniki ze stopu tytanu zostały pomyślnie opracowane na potrzeby programów statków kosmicznych Gemini i Apollo prowadzonych przez NASA, wykorzystując stop Ti-6Al-4V. W tytanowych zbiornikach ciśnieniowych statku kosmicznego Apollo zastosowano w praktyce niespotykany dotąd współczynnik bezpieczeństwa wynoszący 1,5, podczas gdy w poprzednich projektach stosowano współczynnik bezpieczeństwa wynoszący około 4. Aby jeszcze bardziej zmniejszyć wagę wysokociśnieniowych zbiorników magazynujących dla statków orbitalnych, przyjęto metodę polegającą na nałożeniu włókien Twaron (aromatycznych włókien organicznych produkowanych przez firmę DuPont) na powierzchnie cienkościennych pojemników tytanowych. Zbiorniki te służą do przechowywania sprężonych gazów. Satelita „Ranger” i jego wzmacniacz wykorzystały łącznie 14 tytanowych pojemników, co pozwoliło zmniejszyć masę o 27 kg.
Zbiorniki ciśnieniowe do przechowywania ciekłych paliw pędnych. Na statku kosmicznym Apollo wykorzystano około 50 zbiorników ciśnieniowych, z czego 85% wykonano z tytanu. W silniku górnego stopnia J-2S, po przejściu na zbiorniki paliwa ze stopu tytanu, zaobserwowano redukcję masy o 35%.
2. Obudowa silnika
Obudowa silnika rakietowego-na paliwo stałe. Silnik rakietowy drugiego-stopnia międzykontynentalnego pocisku Minuteman wykorzystuje stop Ti64, co pozwala zmniejszyć masę o 30–40%.
Ognioodporna obudowa silnika-na paliwo ciekłe. Panew-łożyska ciśnieniowego komory spalania silnika opadającego modułu księżycowego Apollo jest wykonana ze stopu Ti64.
3. Różne elementy konstrukcyjne
Stopy tytanu są również szeroko stosowane w różnych elementach konstrukcyjnych. Kabina ciśnieniowa statku kosmicznego „Merkury” została wykonana głównie z tytanu, który stanowił 80% masy kabiny. Sonda „Gemini” wykorzystała siedem gatunków stopów tytanu, z czego 570 kg elementów tytanowych stanowiło 84% masy konstrukcyjnej. W statku kosmicznym „Apollo” wszystkie wsporniki, mocowania i elementy złączne zostały wykonane z tytanu, co daje łącznie 68 ton materiału tytanowego.
4. Orurowanie hydrauliczne
Rurociągi przewodów paliwowych promu kosmicznego wykonane są z rur bezszwowych ze stopu Ti-3Al-2,5V. Zastosowanie tego stopu zmniejsza wagę o ponad 40%. Aby zminimalizować podatność na pęknięcia zmęczeniowe i wydłużyć żywotność systemu, przy montażu różnych rur stosuje się automatyczne hydroformowanie.
Poproś o wycenę
E-mail:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
