Применение титана в аэрокосмической промышленности

1.Особое соотношение прочности к весу (высокая прочность, низкая плотность):Плотность титана составляет около 4,5 г/см3, что на 60% меньше, чем у стали, однако его прочность сопоставима со многими высокопрочными сталями.Это означает, что для тех же требований к прочности и жесткости, использование титановых сплавов может значительно уменьшить вес по сравнению со сталью.Уменьшение веса - вечная тема в аэрокосмической отрасли;Каждый сэкономленный килограмм означает значительную эффективность использования топлива, более длительный диапазон действия или большую грузоподъемность.

2Отличная коррозионная стойкость:На поверхности титана образуется плотный, устойчивый оксидный слой (TiO2), что дает ему чрезвычайно высокую устойчивость к атмосфере, морской воде и химическим веществам, распространенным в аэрокосмической промышленности (например, гидравлической жидкости и де-ледяной жидкости).Его коррозионная стойкость намного выше, чем у нержавеющей сталиЭто значительно повышает срок службы компонента и надежность при одновременном снижении затрат на обслуживание.

3. Хорошая производительность при высоких температурах:Обычные титановые сплавы (например, Ti-6Al-4V) могут стабильно работать в течение длительного времени при температуре 400-500 °C.в то время как некоторые специализированные высокотемпературные титановые сплавы (например, Ti-Al межметаллические соединения) могут выдерживать температуру до 600 °C и вышеЭто делает его идеальным для горячих компонентов авиационных двигателей.

4Совместимость с композитными материалами:Титан обладает электрохимическим потенциалом коррозии, аналогичным композитам из углеродного волокна.ПоэтомуТитан часто используется для крепежных элементов, креплений и соединений, соединенных с композитными компонентами.

Двигатель является "сердцем" самолета и компонентом с наибольшим использованием титановых сплавов (на который приходится около 25% - 40% от общего веса двигателя).

Ключи вентилятора:Передние лопатки передних вентиляторов современных высокодвигательных турбовентиляторов (например, LEAP, GEnx) обычно используют титановые сплавы.Они требуют чрезвычайно высокой прочности, чтобы противостоять огромным центробежным силам и потенциальным воздействиям посторонних объектов..

Диски и лезвия компрессоров:Диски, лезвия и корпуса в низкодавленных стадиях компрессора широко используют титановые сплавы.требовательные материалы высокой прочности, устойчивость к усталости и устойчивость к ползучему.

Нацелы и подшипники двигателя:Эти структурные компоненты также используют значительное количество титанового сплава для уменьшения веса.

В корпусе самолета для критических грузоподъемных конструкций используются титановые сплавы, особенно в тех областях, где традиционные алюминиевые сплавы не могут соответствовать требованиям.

Компоненты посадочной установки:Подвеска должна выдерживать огромные ударные силы во время посадки и статические нагрузки, что делает ее одним из наиболее нагруженных компонентов на самолете.Высокопрочные титановые сплавы (например, Ti-10V-2Fe-3Al) используются для изготовления важных подвесных лучей, опоры, и крутящий момент связи.

Крыло и фюзеляж:Критические грузоподъемные компоненты, такие как центральная крыльцовая коробка, соединяющая крылья с фюзеляжем, флаконы и гребные балки, часто используют высокопрочные литья из титанового сплава из-за концентрированной нагрузки.

Крепления:Ниты, болты, винты и другие крепежные материалы из титанового сплава широко используются, поскольку они прочные, легкие и коррозионностойкие.

Гидравлические системы и трубопроводы:Благодаря превосходной коррозионной стойкости титана, он часто используется для производства сложных гидравлических трубопроводов, обеспечивающих долгосрочную надежность.

В космическом секторе преимущества снижения веса еще более значительны (прямая связь с потенциалом запуска),Вместе с необходимостью выдерживать экстремальные температуры и вакуум пространства.

Ракетные двигатели:Компоненты ракетных двигателей с жидким топливом, такие как топливные баки, турбонасосы и инжекторы, используют титановые сплавы для устойчивости к коррозии криогенного жидкого кислорода / водорода и высокому давлению.

Нагнетательные сосуды:Газовые баллоны из титанового сплава, используемые для хранения газов высокого давления (например, гелия) и топлива, имеют легкий вес, высокую устойчивость к давлению и хорошую надежность.

Спутниковые структуры:Спутниковые скобки, рамы соединения, стволы зеркальных камер и другие структурные компоненты используют титановые сплавы для удовлетворения строгих требований к стабильности конструкции, легкому дизайну,и высокая жесткость в космической среде.

Космический корабль:Космические корабли, такие как Шэньчжоу и Союз, широко используют титановые сплавы в несущих конструкциях своих модулей возврата.