Фото: Юлия Рубцова
Фото: Юлия Рубцова
В пресс-центре "Самарского областного вещательного агентства" состоялась очередная встреча лектория "Открытый космос". Профессор Самарского университета Ярослав Ерисов рассказал о материалах, из которых делают ракеты и самолеты.
Полегче
Создавая материалы для самолетов и космических ракет, ученые заботятся не только о прочности и безопасности будущей конструкции, но и о том, как посадить ее "на диету". Снижение веса самого летательного аппарата позволяет поднять больше груза.
- Полезная нагрузка современных ракет среднего класса, например "Союза-2", составляет всего около 7-8 тонн, то есть не более 2-3 процентов от массы ракеты. Для сравнения: полезная нагрузка легкового автомобиля Lada Vesta по паспорту составляет 20-25 процентов. Удобно было бы пользоваться машиной, которая способна увезти лишь 30 килограммов багажа? - привел сравнение профессор кафедры обработки металлов давлением Ярослав Ерисов. - Запустить один килограмм на ракете "Союз-2" в среднем обходится в 1,5 миллиона рублей. Сэкономленный вес позволяет повысить рентабельность запуска и снизить себестоимость производства ракеты.
Основной материал для авиации и ракетостроения сегодня - алюминий.
- Некоторые ступени ракет более чем на 90 процентов состоят из различных алюминиевых сплавов. Их широкое распространение связано с высокой удельной прочностью, - отметил лектор.
Преследуя задачу снизить вес материала, ученые бьются над повышением его прочности при одновременном снижении плотности. Вся история развития сплавов связана с постоянным усложнением их химического состава. Каких только элементов ни добавляют в будущие детали космолетов, вплоть до золота и серебра. Состав сплавов усложняют для образования так называемых фаз, значение которых ученый пояснил так:
- Если мы бежим по футбольному полю, нам ничто не мешает, оно ровное, и мы двигаемся быстро. Если бежать по только что вспаханному полю или лесу, то борозды, кочки, деревья будут замедлять движение. Точно так же и в сплаве упрочняющие частички - фазы - упрочняют конструкцию за счет того, что деформации не могут свободно перемещаться по материалу и встречают препятствия.
Погорячее
Полимерные композиты гораздо легче металлов, но полностью заменить их пока не могут из-за низкой огнестойкости. Впрочем, и в этом вопросе у науки есть победы. Так называемые сиалы, или слоистые алюмостеклопластики, представляют собой «слоеные пироги». В них металлические листы чередуются с полимерными. Такой подход позволяет пусть избирательно, но применять сиалы в гражданской авиации. Температурный вопрос остро встает при разработке ракетных двигателей.
- В двигателе большую роль играет не вес, а рабочая температура. Чем она выше, тем выше его КПД - больше скорость, меньше расход топлива, выше эффективность. Когда газотурбинные двигатели только появились, для них применяли в основном стали. Затем на смену пришли никелевые, титановые сплавы. Последние 20 лет эти сплавы активно замещают различными композиционными материалами.
Подводя итог лекции, профессор отметил, что современные ракеты только внешне напоминают те, на которых летали первые космонавты.
- Нередко говорят, что мы запускаем все те же ракеты-носители, что разработаны еще Сергеем Королевым. Это не совсем так. Да, велосипед, кто бы его ни изобретал, все равно будет велосипедом. Но с точки зрения материалов, конструктивных подходов, применения технологий, веса это уже другие ракеты, - заключил лектор.
Напомним, "Волжская коммуна" в честь 60-летия полета Юрия Гагарина проводит просветительский проект - лекторий "Открытый космос", который реализуется при участии Самарского университета им. Королева. На один час преподаватели и научные деятели сменяют студенческую аудиторию на телевизионную студию, чтобы простыми словами рассказать о сложных космических процессах.
Записи всех прошедших встреч доступны в группе "Самарского областного вещательного агентства" в социальной сети ВКонтакте - здесь.