Zašto se proizvodnja aditiva od legure titana koristi za nosive-strukture raketa?

Kada raketa za višekratnu upotrebu padne, njezine strukture moraju izdržati udar od stotinu tona. Čvrstoća, žilavost i lagani dizajn nosivih komponenti ključ su uspješnog izvlačenja rakete. Probijajući granice konvencionalnih proizvodnih procesa,legura titanaaditivna proizvodnja koristi integrirano oblikovanje i značajke male težine visoke čvrstoće za podršku zrakoplovnom hardveru pod opterećenjima od sto tona, potičući razvoj kineskog komercijalnog zrakoplovstva i lansirnih vozila nove generacije.

 

 

 

1. Temeljna dilema za zrakoplovne komponente

Nosive konstrukcije moraju izdržati veliki udar, a pritom zadržati nisku vlastitu težinu. Svaki dodatni kilogram konstrukcijske težine smanjuje nosivost rakete.

 

2. Nedostaci konvencionalnih procesa montaže

Veliki nosivi dijelovi proizvode se kovanjem podijeljenih segmenata nakon čega slijedi zavarivanje. Zavareni šavovi i spojevi imaju tendenciju da izazovu koncentraciju naprezanja, što može izazvati pukotine nastale zamorom pod ponovljenim udarom od sto tona i spriječiti ponovnu upotrebu rakete.

 

3. Ograničenja rješenja čelika

Čelik visoke čvrstoće pruža dovoljnu čvrstoću, ali dodaje znatnu težinu komponenti, smanjujući nosivost rakete i ne uspijevajući pomiriti visoku nosivost sa zahtjevima male težine.

 

4. Bolne točke tradicionalne obrade legure titana

Legura titana ima visoku specifičnu čvrstoću, temperaturnu otpornost i otpornost na koroziju, što je čini idealnim materijalom za zrakoplovstvo. Unatoč tome, kovanje i rezanje stvaraju veliki otpadni materijal, predstavljaju poteškoće u oblikovanju složenih struktura i dovode do dugog vremena isporuke. Njegove materijalne prednosti ne mogu se u potpunosti iskoristiti za ispunjavanje zahtjeva istraživanja i razvoja za novu generaciju zrakoplovne opreme.

 

 

1.Tehnički princip

Aditivna proizvodnja (3D ispis metala) oslobađa se ograničenja nametnutih tradicionalnim kalupima i strojnom obradom, nudeći alternativu za zrakoplovne komponente od legure titana. Ostvaruje integrirano oblikovanje kroz taljenje sloj po sloj i taloženje materijala.

 

2. Prednosti male težine

Omogućuje topološki optimiziran dizajn gdje se materijali postavljaju samo na kritične položaje podnošenja naprezanja, maksimizirajući smanjenje težine uz očuvanje sposobnosti nosivosti.

 

3. Poboljšana učinkovitost protiv umora

Integrirano oblikovanje eliminira slabe točke sklone naprezanju kao što su zavareni šavovi i montažni spojevi, rješavajući problem zamora pod izmjeničnim opterećenjima od sto tona.

 

4. Veća učinkovitost i iskoristivost materijala

Postiže visoku iskoristivost materijala i kraće razvojne cikluse, prilagođavajući se ponavljanju i strukturnoj optimizaciji zrakoplovnih modela te pružajući sveobuhvatne nadogradnje u materijalima, procesima, performansama i učinkovitosti.

 

 

1. Testni scenarij

Kopneni vertikalni oporavak prvog stupnja pojačivača Zhuque‑3 služi kao test u stvarnom svijetu za tehnologiju proizvodnje aditiva od legure titana. Zglobovi nogu za slijetanje rakete moraju izdržati trenutni udar od sto tona, pod težim radnim uvjetima nego stajni trapovi civilnih zrakoplova.

 

2.Tehnička primjena

Spojevi jezgre za primarne i pomoćne noge za slijetanje integralno su oblikovani proizvodnjom aditiva od legure titana. U usporedbi s konvencionalnim čeličnim konstrukcijama, pojedinačne komponente postižu smanjenje težine od 20%-30%. Ukupna težina četiri kompleta nogu za slijetanje održava se ispod četiri tone, zadovoljavajući pokazatelje zamora za ponovnu upotrebu rakete.

 

3. Praktična postignuća

Noge za slijetanje pravilno postavljene i zabravljene. Dodatno proizvedeni spojevi od titanijske legure preživjeli su udare od sto tona u razini slijetanja i osigurali stabilan dodir boostera. Ovo je podržalo kineski uspješan prvi kopneni vertikalni oporavak lansirne rakete sposobne za orbitu i dovršilo validaciju tehnologije u stvarnom svijetu pod opterećenjem od sto tona.

 

 

1. Proširene primjene izvan višekratnih raketa

Proizvodnja aditiva od legure titana zrelo je primijenjena na više ključnih domaćih zrakoplovnih programa. Potporni nosač za vezivanje stupnja jezgre za raketu Long March-5B, primarna nosiva komponenta koja je podložna potisku od preko 200 tona, koristi integralno oblikovanu proizvodnju aditiva od legure titana. Smanjuje težinu za 200 kilograma i nadmašuje konvencionalne otkovke. Njegova provjera prvog leta označava veliki tehnološki skok za velike primarne nosive komponente.

 

2. Široka primjena za različite osnovne komponente

Tehnologija se sada primjenjuje na visokoprecizne, visokoopterećene i velike dijelove uključujući složene kanale protoka motora, satelitske potporne okvire i prijelazne dijelove spremnika. U svemirskim okruženjima koja karakteriziraju ekstremne temperaturne promjene, vibracije i teška opterećenja, integralno oblikovane komponente osiguravaju kontinuirani prijenos sile s izrazito poboljšanom strukturnom stabilnošću i svojstvima protiv zamora, osiguravajući pouzdan rad zrakoplovne opreme.

 

 

1.Trenutno stanje

Uspješna validacija pod opterećenjem od sto tona predstavlja prijelaz tehnologije s laboratorijskog istraživanja na praktičnu inženjersku primjenu. Ipak, i dalje postoje tehnička uska grla kako bi se zadovoljili zahtjevi za visokofrekventna lansiranja, masovnu proizvodnju i višestruku ponovnu upotrebu.

 

2. Ključni izazovi s kojima se treba uhvatiti u koštac

Prioriteti uključuju kontrolu deformacija izazvanih toplinskim naprezanjem u komponentama velikih dimenzija, suzbijanje unutarnjih nedostataka, jamčenje dosljednih performansi u proizvodnim serijama i razvoj visokopreciznih tehnika ispitivanja bez razaranja.

 

3. Izgledi razvoja

Industrijski lanci nastavit će optimizirati parametre ispisa i tijekove toplinske obrade, uspostaviti sustave kontrole kvalitete cijelog procesa i pokrenuti tehnologiju od maloserijske probne proizvodnje prema standardiziranoj i masovnoj proizvodnji kako bi se podržao industrijski svemirski razvoj.

 

 

Ruihang, izravni proizvođač proizvoda od titana, isporučuje optimalne ploče/ploče od titana i legure titana, šipke, cijevi, prstenove, okovke i profile. Kvaliteta prema standardima AMS, ASTM, MIL, ISO, GB, GJB.

Specijalizirali smo se za proizvode od titana u zrakoplovnoj industriji. Za više detalja, slobodno nas kontaktirajte putem e-pošte:Sam.Rui@bjrh-titanium.com