Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Должанский Ю.М. Крупногабаритные РДТТ (технология изготовления по зарубежным данным)

.pdf
Скачиваний:
39
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
20.85 Mб
Скачать

«Поларис А-1», корпуса тактических ракет США «Онест Джон», «Першинг», «Сержант». Вместе с тем ведутся интенсивные разра­ ботки с целью внедрения в конструкции корпусов РДТТ новых материалов: армированных пластмасс, конструкционных титано­ вых сплавов и высокопрочных алюминиевых сплавов.

По сравнению со сталями эти материалы имеют более высо­ кую удельную весовую прочность (табл. 2) и, следовательно, по­ зволяют получить облегченные корпуса РДТТ по сравнению с кор­ пусами из специальных высокопрочных легированных сталей. Например, отрабатываемый фирмой Aerojet-General Со. вариант корпуса II ступени МБР «Минитмен-В» из титанового а—р-спла- ва Ti-4 V-6A1 весит около 160 кг (толщина стенки корпуса бст=

=2,4-г-2,6 мм), в то время как серийный стальной корпус РДТТ этой ступени ракеты «Минитмен-А» весит примерно 290 кг (6СТ=

=1,8-f-1,9 мм) [7].

Из высокопрочных сталей для изготовления корпусов РДТТ применяют, главным образом, стали следующих групп:

низколегированные закаливаемые; инструментальные штамповые горячего деформирования; мартенситные нержавеющие; нержавеющие с дисперсионным твердением [8].

Перспективными считаются стареющие стали с содержанием никеля порядка 18—25% [9]. Основные сведения о сталях, исполь­ зуемых в конструкции корпусов современных РДТТ США, приве­ дены в табл. 3 и 4.

Тенденцию» к использованию в конструкции корпусов РДТТ новых материалов, имеющих более высокую по сравнению со сталями удельную прочность, можно проследить, например, на перспективе разработок ракетных систем США «Минитмен» и «Поларис» (табл. 5).

Из табл. 5 видно, что наиболее перспективным материалом для корпусов РДТТ в США считают стеклопластики.

Применяемые для изготовления корпусов РДТТ стеклопластики представляют собой композиции на основе синтетических полимер­ ных смол и армирующих наполнителей, в качестве которых исполь­ зуют, главным образом, стеклонить (в виде ровницы) или стекло­ ткани.

В табл. 6 приведены основные сведения о некоторых типах связующих, используемых в конструкционных стеклопластиках. Такими связующими являются различные эпоксидные, эпоксифенольные, эпоксифенольно-кремнийорганические композиции смол и, в перспективе, так называемые «минеральные» связующие.

Аналогичные сведения о наполнителях конструкционных пласт­ масс, которые применяются для изготовления корпусов РДТТ, представлены в табл. 7.

10

Т а б л и ц а 3

Химический состав основных марок сталей, используемых для изготовления корпусов крупногабаритных РДТТ США

Марка стали

С

Мп

Si

Ni

Сг

Мо

V •

Со

 

 

 

 

 

 

Низколегированные

закаливаемые стали

 

 

Ladish

D6-ac

0,43

0,82

0,31

0,47

1,02

1,05

Ladish

D6-a

0,42—0,48

0,60

-0,90 0,15—0,30 0 ,4 0 -0 ,7

0,90-1,20

0,90—1,10 0,05—0,10

Ladish

D -ll

0,42—0,48

0,60

-0,90 0,15—0,30 0 ,4 0 -0 ,7

1,90—1,20

1,90—2,10 0,45-0,55

AJSJ

4340

0,38—0,43

0,60

-0,80 0,20—0,35 1,65-2,0

0,70—0,90 0,20-0,30

AMS

6434

0,31-0,38

0,60

-0,80 0,20—0,35 1,65—2,0

0,65-0,90

0,30—0,30 0,17-0,23

AMS 256 (M)

0,33—0,38

0,60

-0,90 0,40—0,60 1,65-2,0

0,65—0,90 0,30—0,40 0,17—0,33

— .

AJSJ

4130

0,28-0,33

0,40

-0,60 0,20—0,35

 

0,80—1,10 0,15—0,25

 

300 M

 

0,41—0,46 0,65-0,90 1,45—1,80 1,65—2,0

0,70—0,95 0,30-0,45

0,05

Airsteel

X-200

0,43

0,85

1,5

2,0

0,5

0,05

MBMC-1

0,42-0,46

0,70

-0,90 1,50-1,70

0,60-0,90

0,10

4330 V

 

0,30—0,35

0 ,7 5 -1 ,0

1,40—1,70 1,50—2,0

0,80—1,0

0,40—0,60 0,08—0,12

UHS-260

0,35

1,25

1,85

1,25

0,20

Labelle

HT

0,45

1,35

2,30

1,^0

0,40

0,30

S5-A (мод)

0,47—0,52

0,80

1,80

0,50

0,25

Rocoloy 270

0,39—0,45 0,40-0,80 0,90—1,30 0,75—1,1

1,15-1,60

0,40—0,60 0,10—0,20

1,20

4137 Со (ИСХ-2)

0,39

0,70

1,0

1,10

0,25

0,15

1,0

Другие W элементы

0.06A1

О

0

1 О

>

 

 

 

 

0,35 —

1,50 —

0,25-0,40

Марка стали

18 N1

18 N1

18 N4

18 Ni-250

18 N1-300

20 Ni

20 Ni

25 Ni

410

12 Mo-V

 

 

 

 

 

 

 

П р о д о л ж е н и е т а бл .

3

C

Mn

Si

Ni

Cr

Мо

V

Со

W

Другие

 

элементы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Никелевые высокопрочные стареющие стали

 

 

 

 

«0,03

0,10

0,10

17,0—19,0

3 ,0 -3 ,5

__ V

8,0—9,0

0, 15—0,25

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,05-0,15 А1

«0,03

0,10

0,10

17,0—19,0

 

4 ,8 -5 ,1

7,0—8,5

— 0 ,3 -0 ,5

Т!

А1

 

 

 

 

 

 

 

 

0,05-0,15

s£0,03

0,10

0,10

18,0 19,0

4 ,7 -5 ,2

8,5—9,5

0,5—1,70 Ti

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,05—0,15 А1

0,02

«0,10

«0,10

18,0

5,0

 

7,0

 

0,40

Ti

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,10

А1

 

0,02

<0,10

- 0, 10

18,0

5,0

 

9,0

0,60

Ti

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,10

А1

 

0,02

«0,05

«0,15

20,0

 

 

 

 

1,40 Ti

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,20

А1

 

<0,03

0,10

0,10

18,0—20,0

 

 

 

 

0,50 Nb

 

 

 

1,30—1,60 Ti

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,15-0,35 А1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,30—0,50 Nb

«0,03

0,10

0,10

25,0—26,0

 

 

 

 

 

1,30—1,60 Ti

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,15—0,35 А1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,30-0,50

Nb

 

 

 

 

Нержавеющие стали

 

 

 

 

 

 

«0,15

«0,10

«0,10

11,5—13,5

_

 

 

 

 

 

 

0,25

0,50

0,50

0.50

12,0

1,0

0,30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р о д о л ж е н и е т а б л . 3

Марка

стали

С

Мп

Si .

Ni

Сг

Мо

. V

Со

W

Другие

элементы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

422

 

0,23

0,75

0,50

0,80

12,0

1.0

0,25

 

1,0

_

 

РН15-7Мо

<0,09

<0,10

<0,10

6,50-6,75 14,0—16,0

2,0—3,0

0,75-1,50 А1

РН17-4

 

0,04

0,60

0,40

4,0

17,0

_

_

_

4,0 Си

 

РН17-7

 

<0,09

<0,10

<0,10

6,50—7,75 16,0—18,0

 

 

0,3(Cb-f Та)

 

0 ,7 5 -1 ,5

А1

АМ355

 

<0,15

0,95

0,50

4,0—5,00

15,0—16,0 2,5 -3 ,2 5

0,07-0,13

N

HST

 

0,15

0,85

12,0 ■

2,5

0,75

2,0

0,05 N

 

 

 

 

 

Инструментальные (штамповые) стали

 

 

 

 

 

AJSJ-11

 

0,30—0,40 0,20—0,40 0,80—1,20

4,75-5,50

1,25—1,75 0,30—0,50

 

Reerless

56

0,38-0,44 0,40-0,70 0,80—1,20

3,0—3,60

2,0—2,75

0,25—0,50

 

Vascojet 1000

0,40

0,30

0,90

5,0

1,30

0,50

 

Polomac

М

0,40

0,30

1,00

 

5,0

1,00

1,00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 4

Некоторые сведения

о сталях,

используемых в

конструкции

 

крупногабаритных РДТТ США

 

 

Элемент

Марка

Механические

свойства

 

Методы получения

 

 

 

 

 

 

°В.

 

 

 

и технологические

конструкции

стали

a0>2>

 

5, %

 

свойства

 

 

кг/мм2

кг/мм2

 

 

 

РДТТ I ступени ME>Р «Минит мен-А»

Переднее

дни­ Ladish D6-a

126-133

 

ще

Ladish D6-ac

140—147

(0,2)

 

 

SAE-4340

 

182-196

Обечайка

кор­

 

 

пуса

 

 

 

Выплавляется в вакууме; отпуск при ~ 580° С

Выплавляется в вакууме; сваривае­ мость хорошая; ко­ робление и повод­ ки при термообра­ ботке незначитель­ ные

Заднее днище

Ladish D6-a

126-135

Сопловая

Ladish Dll

крышка

 

 

 

 

Корпус сопла

AISI-4130

69-70 [9]

 

 

РДТТ I ступени БРСД «Поларис А-1»

Переднее

дни-

 

Сведений нет

 

ще

 

AMS-6434

112—115 [9]

 

6,0

 

 

 

 

 

130 [8]

 

 

 

'

 

 

 

Обечайка

 

 

 

 

 

корпуса

 

300 м

165-168 [8]

195-197

 

 

 

 

[8]

 

 

 

AMS 256

133-140 [9]

 

■—

Хорошо сварива­ ется и термообрабатывается. Рекомендуемый приса­ дочный материал при сварке воль­ фрамовым электродом — сталь

1722 AS [12]

Закалка на воздухе; отпуск при

315—370° С

Выплавляется без вакуума, обла­ дает повышенной вязкостью [3]

Заднее днище

Сведений нет

Сопловая

То же

крышка

 

Корпус сопла

»

14

Т а б л и ц а 5

Сводные данные о конструкционных материалах для корпусов РДТТ серийных и перспективных ракет США «Минитмен» и «Поларис»

Вариант

I ступень

 

Сталь Дб-ас,

Аст0 , 2 « 140 - г - 147 кг!мм?

Сталь Дб-ас,

сталь SAE-4340,

В<тв «182-7-196 кг!м м 2

ССтеклопластик

 

«М и н и т м е н »

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

11 ступень

III ступень

 

 

Сталь Дб-ас,

Стеклопластик,

 

А-1

и 0,2

«140-т- 147 кг/мм?

сгр « 85 кг/м м 2

 

 

 

 

 

 

j

 

Конструкционный

 

 

 

а —Р-титановый

Стеклопластик,

 

 

сплав H-4N-6A1,

 

 

ав

«126 кг/м м 2 ;

ср «85 кг/м м 2

 

2

о0,2

~ 105 кг!м м 2

 

 

-

 

 

 

 

А

 

'

!

т

Стеклопластик

jСтеклопластик

|

^

« П о л а р и с »

I ступень

II ступень

Сталь AMS-6434, °о>2 —140 кг/мм?

Сталь AMS-6434, сталь AMS-256M,

а в —170— 180 кг/м м 2 ; а0)2« 130-г 140 кг/м м 2

[Стеклопластик, |оусл.тек«56 кг/м м 2

Сталь AMS-6434, а0>2 «140 кг/мм?

Стеклопластик,

«гр «85 кг/мм?

Стеклопластик, ^усл.тск ~ 56

Т а б л и ц а 6

Некоторые сведения о связующих, используемых в конструкционных стеклопластиках США

Шифр связующего; фирма-разработчик

ДЕЫ-438; Daw-Chemical Согр.

VC-8359; Brunswick Согр. и

Union Carbide Che­ mical Согр.

MIL-R-9300-A; Brunswick Согр.

Sh-Epon 820,

Sh-Epon 828

Смолы,

входящие в

Основные свойства связующего,

отвердитель

и условия

состав связующего

отверждения

связующего

 

 

Эпоксидная новолач-

ного типа

[13]

 

 

Эпоксидная, получае­ мая переработкой ди­ эпоксидов надуксусной кислоты [14]

Перацетатная кислотнодиэпоксидная [14]

А-эпихлоргидрионовые эпоксидные

При испытании на растяже­ ние и изгиб прочность практи­ чески сохраняется после воз­ действия температур. 250— 300° С; в пределах норм стан­ дарта прочность сохраняется при кратковременном воздей­ ствии температур до 500° С

Ограниченная теплостойкость (90—150° С>; аминоотвердители; отверждение при комнат­ ной температуре

Фенольные и фенилсиОтносительно высокая проч­

лановые

ность при высоких температу­

 

рах

Перспективные, так на­ зываемые «минеральные» или «керамические» свя­ зующие, представляющие

собой мелкодисперсные взвеси неорганических сыпучих наполнителей е специальных связках

Втабл. 8 сведены данные о конструкционных стеклопластиках, используемых при изготовлении таких ракетных двигателей США, как РДТТ III ступени МБР «Минитмен», экспериментальные кор­ пуса РДТТ I ступени МБР «Минитмен-С» и I ступени БРСД «Поларис А-3».

Ведутся интенсивные работы с целью использования в конст­ рукции корпусов РДТТ титановых сплавов. Сведения об основных из этих сплавов приведены в табл. 9 и 10.

16

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 7

Основные сведения о наполнителях, используемых при изготовлении

 

 

неметаллических корпусов РДТТ

 

 

 

 

Шифр

наполнителя;

 

Армирующий

Механические свойства

 

»

 

 

 

Е ш,

фирма-разработчик

 

наполнитель

кг 1мм3

 

 

 

 

 

 

кгJmm2

кг/см2

 

 

 

 

Р о в н и ц ы

 

 

 

 

 

Стандартное £-стекло;

Стеклонить из

волок­

Для отдельной стандартной

Owens

Corning

Fiber­

на

бесщелочного

соста­

350

нити

0

9 мк

glass Corp.

 

ва [15]

 

|

 

] 7,0-Ю5

Owens

Corning

Fiber­

Нить из стекловолок­

Для отд ельной стг ндартной

на

повышенной

прочно­

 

нити

0

9

НК

glass

Corp.

 

сти (с окисью бериллия

450

 

 

 

1,2.10е

 

 

 

в составе стекла)

[15]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Imperial Glass Corp.

Стеклонить из волокна

 

 

с окисью бериллия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Materials and Processes

 

Стеклонить из волокна

190-230

 

7,7-10®

с

высоким модулем уп­

 

 

 

 

 

Incorp.

 

 

 

 

 

 

 

ругости (ровница)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стеклонить (12 пря­

 

дей в ровнице) [16]

 

 

 

Стеклонить (30 прядей

 

в ровнице) [16]

 

 

 

 

Стеклонить из волокна

 

 

«рефразил» с высоким

%

 

содержанием SiC>2 (крем­

 

неземистое волокно)

 

 

 

Стеклонить из кварце­

 

вого волокна

 

 

138

135

5,3 -Ю5

126

123

4,9 -105

— —

— —

Texaco Experiment In­

Стеклонить из волокна

При

прочности

такого же

порядка,

что и у обычных

corp.

бора [17]

 

стеклонитей, имеет в 4—5

 

 

 

раз

более

высокий модуль

 

Тк а н и .

М а т ы

 

 

 

 

 

Стеклоткань

атласного

 

 

 

 

181

плетения с 50% нитей в

28

 

35

1,9 • 105

 

основе [16]

 

 

 

 

 

 

Стеклоткань проволоч­

 

 

 

 

143

ного плетения с 60% ни-

56

 

63

3.3-10®

 

тей в основе [16]

 

 

 

 

2 лист

 

 

 

 

 

17

t*"OC.

ПУБЛИЧНАЯ

 

 

 

 

 

«УЧ:.й-Т£Х;>:Ч£СКАЯ

 

г г,л!:-'.'?с\чд псе»

ш

 

 

 

Продолжение табл. 7

Шифр наполнителя;

Армирующий

Механические

свойства

 

«и.

 

фирма-разработчик

наполнитель

кг/мм2

KZjCM2

 

 

кг/мм2

 

Стеклоткань специаль­

 

 

 

158/430

ного плетения с 95% ни­

.70

84

3,8-Ю5

 

тей в основе [16]

 

 

 

Стекломаты, имеющие

100% нитей в основе 100—105 125-140 (4,9— (однонаправленные) [16] 6,3)-105

 

 

Нетканые ткани

Coast

Manufact. and

Нетканая стеклоткань

Supply

Согр.

 

Т а б л и ц а 8

Некоторые сведения о конструкционных стеклопластиках, используемых при изготовлении (намотке) неметаллических корпусов РДТТ

Изделие, в котором исполь­ зуется стеклопластик

РДТТ III ступени МБР «Минитмен-А» (серийные кор­ пуса фирмы Hercules Powder

Согр.)

Композиция

стеклопластика

Прочность

 

 

стеклопласти­

наполнитель

связующее

ка (в кон­

 

 

струкции)

Стеклонить

На основе

стр = 85 кг/мм2

 

эпоксидной

[18]

 

смолы [18]

 

РДТТ I ступени МБР «Ми- нитмен-С» (экспериментальные корпуса фирмы Lamtex Ind.)

РДТТ I ступени БРСД «Поларис А-3» (экспериментальные корпуса фирмы Aerojet Genera)

Согр.)

РДТТ II ступени БРСД «Поларис А-3» (экспериментальные корпуса фирмы Aerojet General

Согр.)

Стеклонить

То же

(Стеклопластик имеет фирмен-

ное название histran [5, 19])

Стеклонить ^усл.тек—~S^K21

Стеклонить

Зусл.тек обкг/мм2

Имеются сообщения, согласно которым вариант корпуса из титанового сплава принят в качестве основного для РДТТ II сту­ пени МБР «Минитмен-В». Фирма Aerojet-General Согр. объявила об изготовлении и успешном испытании опытных корпусов полно­ размерных двигателей из титанового сплава Ti-4V-6A1.

18

 

Некоторые титановые сплавы,

используемые

в конструкции

крупногабаритных РДТТ

Т а б л и ц а

9

 

 

 

Система

легирования

Фирменные обозначения

Вид полуфабрикатов

 

Содержание легирующих элементов

 

сплавов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a -титановые сплавы

 

 

 

 

Ti—Al—Sn

 

A-110 AT,

Листы, плиты, по­

4—6% А1; 2—3% Sn; примеси

(не более):

 

 

MST-5 Al-2,5 Sn,

ковки, трубы,

прутки

0,30%

О; 0,07% N; 0,10% С; 0,020%

Н; 0,50%

Fe

 

 

2S-110,

 

 

 

 

 

 

Ti-5 Al-2,5 Sn,

HA-5 Al-2,5 Sn

Ti—Al—Nb—Та

Ti—Al—Zr—(Nb+Ta)

Ti—Al—Mn

Ti—Al—Mo—V

Ti—Al—V

to

MST-821

(опытный

Сортамент не опре­

8,0% Al; 2,0% Nb; 1,0% Та

сплав)

 

делен

 

 

MST-881

(опытный

То же

8,0% Al; 8,0% Zr; 1,0% (Nb+Та)

сплав)

 

 

 

 

 

 

a—(5-титановые сплавы

 

ICl-Ti-314 C

C-115 AMoV,

MST-4 Al-3 Mo-IV,

RS-115,

Ti-4 Al-3 Mo-lV

C-120AV,

MST-6 Al-4 V,

RS-120 A,

Ti-6 Al-4 V,

HA 6148, 6510

Плиты,

поковки,

0,5—2,5% Al; 0,5—2,5% Mn;

примеси

(не более):

прутки

 

0,10% С; 0,013%

Н; 0,20%

Fe

 

Листы,

полосы,

3,5—4,5% Al;

2,5—3,5% Mo; 1,0-1,5% V; при­

меси

(не более):

0,05% N;

0,08% С;

0,015% Н;

плиты

 

 

0,25%

Fe

 

 

 

 

 

 

 

 

Листы,

поковки,

5,5—6,75% Al; 3,5—4,5% V; примеси (не более):

трубы, прутки

0,25—0,30% О; 0,07% N; 0,10% С; 0,010—0,015%

 

 

Н; 0,40% Fe

 

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ