Zakaj se proizvodnja aditivov iz titanove zlitine uporablja za nosilne-strukture raket?

Ko se raketa za večkratno uporabo dotakne tal, morajo njene strukture prenesti stotonski udarec. Trdnost, žilavost in lahka zasnova nosilnih komponent so ključ do uspešnega dviga rakete. Prebijanje meja običajnih proizvodnih procesov,titanove zlitineaditivna proizvodnja izkorišča integrirano oblikovanje in lahke prednosti visoke trdnosti za podporo vesoljske strojne opreme pri obremenitvah na ravni sto ton, kar spodbuja razvoj kitajskega komercialnega vesoljskega letalstva in nosilnih raket nove generacije.

 

 

 

1. Glavna dilema za letalske in vesoljske komponente

Nosilne konstrukcije morajo prenesti močan udarec, hkrati pa ohraniti nizko lastno težo. Vsak dodatni kilogram strukturne teže zmanjša nosilnost rakete.

 

2. Pomanjkljivosti običajnih postopkov sestavljanja

Veliki nosilni deli so izdelani s kovanjem razcepljenih segmentov, ki jim sledi varjenje. Varjeni šivi in ​​spoji ponavadi sprožijo koncentracijo napetosti, kar lahko povzroči utrujenostne razpoke pri ponavljajočih se stotonskih udarcih in ovira ponovno uporabo rakete.

 

3.Omejitve jeklene rešitve

Jeklo visoke trdnosti zagotavlja zadostno trdnost, vendar dodaja znatno težo komponente, zmanjšuje nosilnost rakete in ne združuje visoke nosilnosti z zahtevami po majhni teži.

 

4. Bolečine pri tradicionalni obdelavi titanovih zlitin

Titanova zlitina ima visoko specifično trdnost, temperaturno odpornost in odpornost proti koroziji, zaradi česar je idealen vesoljski material. Kljub temu kovanje in rezanje prinašata velike materialne odpadke, povzročata težave pri oblikovanju kompleksnih struktur in povzročata dolge dobavne roke. Njegovih materialnih prednosti ni mogoče v celoti izkoristiti za izpolnjevanje zahtev po raziskavah in razvoju letalske in vesoljske opreme nove generacije.

 

 

1. Tehnični princip

Dodatna proizvodnja (3D-tiskanje kovin) se znebi omejitev, ki jih postavljajo tradicionalni kalupi in strojna obdelava, ter ponuja alternativo za vesoljske komponente iz titanove zlitine. Uresničuje integrirano oblikovanje s taljenjem plast za plastjo in nanašanjem materiala.

 

2. Prednosti lahke teže

Omogoča načrtovanje, optimizirano za topologijo, kjer so materiali postavljeni samo na kritične položaje, kjer lahko prenesejo obremenitve, kar poveča zmanjšanje teže ob ohranjanju nosilnosti.

 

3. Izboljšano delovanje proti utrujenosti

Integrirano oblikovanje odpravlja šibke točke, ki so nagnjene k obremenitvam, kot so varjeni šivi in ​​montažni spoji, ter obravnava porušitev zaradi utrujenosti pri izmeničnih obremenitvah na ravni sto ton.

 

4. Večja učinkovitost in izkoristek materiala

Dosega visoko izkoriščenost materiala in krajše razvojne cikle, omogoča ponavljanje in strukturno optimizacijo vesoljskih modelov ter zagotavlja celovite nadgradnje materialov, procesov, zmogljivosti in učinkovitosti.

 

 

1. Testni scenarij

Kopenska vertikalna obnovitev prvostopenjskega pospeševalnika Zhuque‑3 služi kot preizkus v resničnem svetu za tehnologijo izdelave dodatkov iz titanove zlitine. Spoji pristajalnih nog rakete morajo prenesti trenutni udarec z višino sto ton v težjih delovnih pogojih kot podvozja civilnih letal.

 

2. Tehnična uporaba

Jedrni povezovalni spoji za primarne in pomožne pristajalne noge so v celoti oblikovani s proizvodnjo dodatkov iz titanove zlitine. V primerjavi z običajnimi jeklenimi konstrukcijami posamezne komponente dosegajo 20-30-odstotno zmanjšanje teže. Skupna teža štirih kompletov pristajalnih nog je pod štirimi tonami, kar je zadovoljivo z indikatorji utrujenosti za večkratno ponovno uporabo rakete.

 

3. Praktični dosežki

Pristajalne noge pravilno razporejene in zaklenjene. Dodatno izdelani spoji iz titanove zlitine so preživeli stotonske trke pri pristanku in zagotovili stabilen dotik pospeševalnika. To je podprlo uspešno prvo kitajsko kopensko vertikalno obnovo nosilne rakete, ki je sposobna vrteti v orbiti, in zaključilo validacijo tehnologije v resničnem svetu pri obremenitvah na ravni sto ton.

 

 

1. Razširjene aplikacije poleg raket za večkratno uporabo

Proizvodnja aditivov iz titanovih zlitin je bila zrelo uvedena v več ključnih domačih vesoljskih programih. Podporni nosilec za vezavo jedrne stopnje za raketo Long March-5B, primarna nosilna komponenta, ki je izpostavljena več kot 200 tonam potiska, uporablja integralno oblikovano aditivno proizvodnjo iz titanove zlitine. Zmanjša težo za 200 kilogramov in prekaša običajne odkovke. Njegova verifikacija prvega leta pomeni velik tehnološki preskok za velike primarne nosilne komponente.

 

2. Široka uporaba za različne osnovne komponente

Tehnologija se zdaj uporablja za visoko natančne, visoko obremenjene in velike dele, vključno s kompleksnimi pretočnimi kanali motorja, satelitskimi podpornimi okvirji in prehodnimi deli rezervoarjev. V vesoljskih okoljih z ekstremnimi temperaturnimi nihanji, vibracijami in velikimi obremenitvami integrirano oblikovane komponente zagotavljajo neprekinjen prenos sile z izrazito izboljšano strukturno stabilnostjo in lastnostmi proti utrujenosti, kar zagotavlja zanesljivo delovanje letalske in vesoljske opreme.

 

 

1.Trenutno stanje

Uspešna validacija pri obremenitvah na ravni sto ton predstavlja prehod tehnologije od laboratorijskih raziskav do praktične inženirske uporabe. Kljub temu ostajajo tehnična ozka grla pri izpolnjevanju zahtev za visokofrekvenčne izstrelitve, množično proizvodnjo in večkratno ponovno uporabo.

 

2. Ključni izzivi, s katerimi se je treba spopasti

Prednostne naloge vključujejo nadzor deformacij, povzročenih s toplotno obremenitvijo, v komponentah velikih dimenzij, zatiranje notranjih napak, zagotavljanje dosledne učinkovitosti v proizvodnih serijah in razvoj visoko natančnih tehnik nedestruktivnega testiranja.

 

3. Obeti za razvoj

Industrijske verige bodo še naprej optimizirale parametre tiskanja in delovne poteke toplotne obdelave, vzpostavile sisteme za nadzor kakovosti celotnega procesa in usmerile tehnologijo iz poskusne proizvodnje majhnih serij v standardizirano proizvodnjo v množičnem obsegu za podporo razvoju vesoljske industrije v industrijskem obsegu.

 

 

Ruihang, neposredni proizvajalec izdelkov iz titana, dobavlja optimalne plošče/pločevine iz titana in titanove zlitine, palice, cevi, obroče, odkovke in profile. Kakovost v skladu s standardom AMS, ASTM, MIL, ISO, GB, GJB.

Specializirani smo za izdelke iz titana v vesoljski industriji. Za več podrobnosti nas kontaktirajte po e-pošti:Sam.Rui@bjrh-titanium.com