鈦合金材料在航天飛機(jī)的應(yīng)用情況

在航天飛機(jī)上使用的鈦合金材料部位主要有:高壓容器、翼前緣部、油壓管路、發(fā)動機(jī)推力支架等。

①高壓容器

在航天飛機(jī)上所采用的壓力容器要承受(2.1~3.5)×10Pa的高壓。其器壁實際上是復(fù)合結(jié)構(gòu),即以鈦為襯底,外加芳香族有機(jī)纖維強(qiáng)化。纖維給鈦襯底施加一個預(yù)應(yīng)力(壓縮應(yīng)力),這樣的結(jié)構(gòu)能使壓力容器的重量比單層全鈦容器輕35%。容器用材及其焊絲均使用Ti6Al4V合金。

②翼

翼的前緣部最高溫度可上升到538℃,鋁合金無法承受,FeNi基合金太重因此選用Ti6Al-4V合金。翼同一套夾具機(jī)構(gòu)固定在翼支承結(jié)構(gòu)上,夾具也使用Ti6Al4V合金。

③油壓配管

航天飛機(jī)上有大量油壓管路,采用T3A2.5V合金無縫管做配管,能使管路減重40%。

④發(fā)動機(jī)推力支架

在航天飛機(jī)的后部有支持3臺主發(fā)動機(jī)的推力支架(圖29),通過它能將510t的推力傳遞給航天飛機(jī)。推力支架采用高強(qiáng)鈦合金,同時在其表面采用硼環(huán)氧樹脂進(jìn)行復(fù)合。硼環(huán)氧樹脂的比彈性模量比Ti6A4V合金彈性模量高,但兩者熱膨脹系數(shù)相近。硼環(huán)氧樹脂復(fù)合層能提高推力構(gòu)件的剛性。

⑤其他部件

由于鈦比強(qiáng)度高,在航天飛機(jī)上采用鈦材的還有后部升降舵的夾具、外部容器夾具、鈄框架/尾部轉(zhuǎn)換裝置上部、翼/升降副翼間上部表面的密封翼片等構(gòu)件。