Titāna sakausējumu pielietošana kosmosā
Titāna izmantošana aviācijas un kosmosa rūpniecībā ir arī sasniegusi mērķi samazināt palaišanas svaru, palielināt diapazonu un ietaupīt izmaksas, un tas ir populārs materiāls aviācijas un kosmosa nozarē. Raķešu, raķešu un kosmosa rūpniecībā to var izmantot kā spiedtvertnes, degvielas tvertnes, raķešu dzinēju apvalkus, raķešu sprauslu uzmavas, mākslīgos satelīta apvalkus, pilotējamu kosmosa kuģu kabīnes (āda un konstrukcijas skelets), šasiju, Mēness moduli, dzinēju sistēmu, utt.
Ti{0}}Al-4V sakausējums tiek plaši izmantots kā pirmās pakāpes raķešu dzinēja apvalka materiāls Amerikas Savienotajās Valstīs. Citi sakausējumi, kuros izmanto šo sakausējumu, ir: milzīgi cilindriski šķidruma raķešu konteineri; starpkontinentālās ballistiskās raķetes, "Minuteman" raķetes un citi sfēriski un eliptiski dzinēju apvalki utt. No otras puses, tā kā Ti-6Al-4VELI un Ti-5Al{ intersticiālie elementi {6}}.5.5SnELI sakausējumos ir zems skābekļa saturs, un tos var izmantot īpaši zemās temperatūrās. Šos sakausējumus izmanto kā raķešu un raķešu šķidrā ūdeņraža tvertnes, kosmosa kuģa "Mercury" un "Gemini" hermētiskās kabīnes, un kosmosa kuģa «Apollo» galvenās konstrukcijas daļas, kas veiksmīgi nolaidās uz Mēness.
Papildus rūpnieciskajam tīram titānam Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2.5Sn, Ti-6Al-4VELI un Ti-5Al-2.5SnELI, titāns un titāna sakausējumi, ko izmanto kosmosa rūpniecībā, ietver arī Ti-7Al-4Mo, Ti-3Al{{13 }},5 V, Ti-13V-1Cr-Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al un Ti/B-Al kompozītmateriāli. Kosmosa kuģis ir pasaulē pirmais pilotējamais kosmosa kuģis, ko var izmantot atkārtoti. To sāka izstrādāt 1972. gadā, un pirmais lidojums bija veiksmīgs 1981. gadā. Kosmosa kuģis sastāv no maza izmēra lidmašīnas, 47 m gara ārējā degvielas konteinera un diviem cietā kurināmā raķešu pastiprinātājiem, kuru kopējā masa ir 500 t. Orbitālais kosmosa kuģis ir 37 metrus garš un sver aptuveni 68 tonnas. Šis izmērs ir aptuveni tāds pats kā strūklas transportēšanas līdzstrāvai-9. Tas ir līdz šim lielākais pilotējamais kosmosa kuģis. Tā kravas telpa ir 18 metrus gara un 5 metrus diametrā, un tā var nogādāt Zemes orbītā 29,5 tonnas kravas.
Kosmosa kuģis var tikt palaists kā raķete un lidot orbītā ar maksimālo augstumu 1000 km kā kosmosa kuģis. Ja nav vilces spēka, tas var slīdēt un nolaisties kā lidmašīna. Šis kosmosa kuģis būtībā ir kosmosa transporta kuģis, tāpēc viens no parametriem, lai spriestu par tā lietderību, ir efektīvā slodze transportēšanai starp Zemi un Zemes orbītu. Lai palielinātu šo efektīvo slodzi, titāna sakausējums ir kļuvis par svarīgu materiālu aviācijas un kosmosa motoru komponentiem.
Orbitālā kosmosa kuģa projektētais kalpošanas laiks ir 100 lidojumi, un katrs lidojums Visumā uzturas 7 līdz 30 dienas. Kosmosa kuģis ir apkalpots, tāpēc tas ir paredzēts, lai pielāgotos kosmosa videi (vakuums, ekstremālās temperatūras atšķirības orbītā, siltuma veidošanās, atgriežoties atmosfērā u.c.) un atkārtoti lietojams.
1. Augstspiediena tvertnes
Titāna sakausējumi tiek izmantoti daudzviet, jo tie var samazināt orbītā ripojošo kosmosa kuģu kopējo svaru. Titānu galvenokārt izmanto augstspiediena tvertnēs, lai iegūtu nepieciešamo degvielu un gāzi. Vieglie titāna sakausējuma konteineri tika veiksmīgi izstrādāti NASA Gemini un Apollo kosmosa kuģu programmās, izmantojot Ti-6Al-4V sakausējumu. Kosmosa kuģa Apollo dzelzs spiedtvertnēs faktiski ir izmantota vēl nebijuša konstrukcija ar drošības koeficientu 1,5, kas iepriekš tika izstrādāta ar drošības koeficientu aptuveni 4. Lai vēl vairāk atvieglotu orbitālā kosmosa kuģa augstspiediena uzglabāšanas konteineru, tiek pieņemta metode baltās kvercetīna šķiedras (aromātiskās organiskās šķiedras, ko ražo DuPont ASV) pievienošanai plānsienu titāna konteinera virsmai. Spiedientvertnes saspiestās gāzes uzglabāšanai. "Ranger" satelīts un pastiprinātājs sadalīja 14 titāna konteinerus, samazinot kopējo masu par 272 kg. Spiedientvertnes šķidro propelantu uzglabāšanai. Kosmosa kuģī «Apollo» tika izmantotas aptuveni 50 spiedtvertnes, no kurām 85% bija izgatavotas no titāna. Hercules III pārejas posma dzinējs tika samazināts par 35% pēc pārejas uz titāna sakausējuma degvielas tvertni.
2. Dzinēja korpuss
Cietā kurināmā raķešu dzinēja korpuss. Starpkontinentālās raķetes "Minuteman" otrās pakāpes raķešu dzinējs izmanto Ti64 sakausējumu, lai samazinātu svaru par 30–40%. Šķidrās degvielas raķešu dzinēja korpuss. «Apollo» Mēness moduļa nolaišanās dzinēja sadegšanas kameras spiediena apvalks ir izgatavots no Ti64 sakausējuma.
3. Dažādas konstrukcijas daļas
Titāna sakausējumus plaši izmanto arī dažādās konstrukcijas daļās. Kosmosa kuģa "Mercury" spiediena kabīne galvenokārt ir izgatavota no titāna, kas veido 80% no kabīnes svara. Kosmosa kuģī "Gemini" tiek izmantoti 7 titāna sakausējumi, izmantojot 570 kg titāna detaļu, kas veido 84% no konstrukcijas svara. Kosmosa kuģa "Apollo" kronšteini, armatūra un stiprinājumi visi ir izgatavoti no titāna, kopumā izmantojot 68t titāna.
4. Hidrauliskie cauruļvadi
Kosmosa kuģa hidrauliskajā cauruļvadā tiek izmantotas bezšuvju caurules, kas izgatavotas no Ti-3Al-2,5 V sakausējuma. Pateicoties šī sakausējuma izmantošanai, svaru var samazināt par vairāk nekā 40%. Lai samazinātu jutību pret noguruma lūzumiem un palielinātu sistēmas faktisko kalpošanas laiku, dažādu cauruļu montāža izmanto automātisku formēšanu.
