Aplikácia zliatin titánu v letectve
Aplikácia titánu v leteckom priemysle tiež dosiahla účel zníženia štartovacej hmotnosti, zvýšenia dosahu a úspory nákladov a je obľúbeným materiálom v leteckom priemysle. V raketovom, raketovom a leteckom priemysle môže byť použitý ako tlakové nádoby, palivové nádrže, plášte raketových motorov, puzdrá trysiek rakiet, plášte umelých satelitov, kabíny kozmických lodí s ľudskou posádkou (koža a štrukturálna kostra), podvozok, lunárny modul, pohonný systém, atď.
Zliatina Ti-6Al-4V sa v Spojených štátoch bežne používa ako materiál plášťa raketového motora prvého stupňa. Medzi ďalšie zliatiny, ktoré používajú túto zliatinu, patria: obrie valcové kontajnery na kvapalné rakety; medzikontinentálne balistické strely, strely „Minuteman“ a iné guľové a eliptické motorové náboje atď. Na druhej strane, keďže intersticiálne prvky Ti-6Al-4VELI a Ti-5Al{ {6}}.5Zliatiny SnELI majú nízky obsah kyslíka a možno ich použiť pri ultranízkych teplotách. Tieto zliatiny sa používajú ako kontajnery na kvapalný vodík pre rakety a strely, hermeticky uzavreté kabíny vesmírnych lodí „Mercury“ a „Gemini“ a hlavné konštrukčné časti kozmickej lode "Apollo", ktorá úspešne pristála na Mesiaci.
Okrem priemyselného čistého titánu Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2.5Sn, Ti-6Al-4VELI a Ti-5Al-2.5SnELI, titán a zliatiny titánu používané v leteckom priemysle zahŕňajú aj Ti-7Al-4Mo, Ti-3Al{{13 }}.5V, Ti-13V-1Cr-Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al a Ti/B-Al kompozitné materiály. Raketoplán je prvou kozmickou loďou na svete s ľudskou posádkou, ktorú možno opätovne použiť. Začala sa vyvíjať v roku 1972 a prvý let sa podaril v roku 1981. Kozmická loď pozostáva z malokrídlového lietadla, 47 m dlhého vonkajšieho palivového kontajnera a dvoch raketových nosičov na tuhé palivo s celkovou hmotnosťou 500 t. Orbitálna kozmická loď je dlhá 37 metrov a váži asi 68 ton. Táto veľkosť je približne rovnaká ako veľkosť prúdového transportu DC-9. Je to doteraz najväčšia kozmická loď s ľudskou posádkou. Jeho nákladný priestor má dĺžku 18 metrov a priemer 5 metrov a na obežnú dráhu Zeme dokáže prepraviť 29,5 tony nákladu.
Raketoplán môže byť vypustený ako raketa a letieť na obežnej dráhe s maximálnou výškou 1000 km ako kozmická loď. Pri absencii ťahu môže kĺzať a pristávať ako lietadlo. Tento raketoplán je v podstate vesmírna transportná loď, takže jedným z parametrov na posúdenie jeho užitočnosti je efektívna záťaž na prepravu medzi Zemou a obežnou dráhou Zeme. S cieľom maximalizovať toto efektívne zaťaženie sa titánová zliatina stala dôležitým materiálom pre komponenty leteckých motorov.
Konštrukčná životnosť orbitálnej kozmickej lode je 100 letov a každý let zostane vo vesmíre 7 až 30 dní. Kozmická loď má posádku, takže je navrhnutá tak, aby sa prispôsobila kozmickému prostrediu (vákuum, extrémne teplotné rozdiely na obežnej dráhe, tvorba tepla pri návrate do atmosféry atď.) a bola opakovane používaná.
1. Vysokotlakové nádoby
Zliatiny titánu sa používajú na mnohých miestach, pretože môžu znížiť celkovú hmotnosť kozmických lodí na obežných dráhach. Hlavné využitie titánu je vo vysokotlakových nádobách na potrebné palivo a plyn. Ľahké nádoby z titánovej zliatiny boli úspešne vyvinuté v programoch vesmírnych lodí Gemini a Apollo agentúry NASA s použitím zliatiny Ti-6Al-4V. Železné tlakové nádoby na kozmickej lodi Apollo skutočne použili bezprecedentnú konštrukciu s bezpečnostným faktorom 1,5, ktorá bola predtým navrhnutá s bezpečnostným faktorom asi 4. Aby sa ešte viac odľahčil vysokotlakový zásobník orbitálneho raketoplánu, prijal sa spôsob pridávania bieleho kvercetínového vlákna (aromatické organické vlákno vyrábané spoločnosťou DuPont v Spojených štátoch) na povrch tenkostennej titánovej nádoby. Tlakové nádoby na skladovanie stlačeného plynu. Satelit a posilňovač „Ranger“ zdieľali 14 titánových kontajnerov, čím sa znížila celková hmotnosť o 272 kg. Tlakové nádoby na skladovanie kvapalných hnacích plynov. Na kozmickej lodi „Apollo“ bolo použitých asi 50 tlakových nádob, z ktorých 85 % bolo vyrobených z titánu. Prechodový stupeň motora Hercules III sa po prechode na palivovú nádrž z titánovej zliatiny znížil o 35 %.
2. Skriňa motora
Skriňa raketového motora na tuhé palivo. Druhý stupeň raketového motora medzikontinentálnej rakety "Minuteman" využíva zliatinu Ti64 na zníženie hmotnosti o 30%~40%. Skriňa raketového motora na kvapalné palivo. Tlakový plášť spaľovacej komory zostupového motora s lunárnym modulom "Apollo" je vyrobený zo zliatiny Ti64.
3. Rôzne konštrukčné časti
Zliatiny titánu sú tiež široko používané v rôznych konštrukčných častiach. Tlaková kabína kozmickej lode "Mercury" je vyrobená hlavne z titánu, čo predstavuje 80% hmotnosti kabíny. V kozmickej lodi „Gemini“ sa používa 7 druhov titánových zliatin, ktoré využívajú 570 kg titánových častí, čo predstavuje 84 % konštrukčnej hmotnosti. Držiaky, upevňovacie prvky a upevňovacie prvky kozmickej lode "Apollo" sú vyrobené z titánu, pričom sa použilo celkovo 68 ton titánu.
4. Hydraulické potrubie
Hydraulické potrubie raketoplánu používa bezšvíkové rúry vyrobené zo zliatiny Ti-3Al-2.5V. Vďaka použitiu tejto zliatiny je možné znížiť hmotnosť o viac ako 40%. Aby sa znížila citlivosť na únavové zlomeniny a zvýšila sa skutočná životnosť systému, montáž rôznych rúrok využíva automatické tvarovanie.
