¿Qué es Cohetes y materiales de misiles?

Diversos materiales utilizados en la fabricación de cohetes y cabezas de misiles, cuerpos de misiles, motores y equipos de control a bordo. Los antiguos cohetes chinos estaban hechos de tubos de bambú, papel grueso, arcilla y otros materiales.

La pirotecnia popular china que se ha transmitido hasta el día de hoy ha seguido los principios de la fabricación de cohetes antiguos. Están hechos de un cilindro de papel grueso reforzado con fibra de cáñamo, que es consistente con el principio del proceso de bobinado de fibra utilizado en los proyectiles de cohetes sólidos modernos.

Los materiales utilizados en varias partes de los cohetes y misiles modernos son en su mayoría los mismos que los materiales de los aviones, pero para adaptarse al entorno de trabajo especial de los cohetes portadores y misiles balísticos, también se han desarrollado una variedad de materiales especiales.

Material de la ojiva:la cabeza del vehículo de lanzamiento no necesita volver al suelo, solo se calienta aerodinámicamente cuando atraviesa la atmósfera. Generalmente, el carenado de la cabeza está hecho de metal o materiales compuestos. La cabeza del misil balístico debe volver a entrar en la atmósfera para atacar al objetivo enemigo.

Algunos misiles de mediano alcance tempranos usaban protección térmica de tipo disipador de calor, es decir, disipando calor en la cabeza roma de cobre con gran masa y alta especificidad calor, pero este método se abandonó rápidamente debido a su gran peso y dificultad de aislamiento. El número de Mach de velocidad de reentrada de la cabeza del misil intercontinental es tan alto como 20, y la temperatura de la cabeza puede ser tan alta como 8000 12000 ° C.

A fines de la década de 1950, el cono de la nariz de la cabeza comenzó a usar materiales ablativos para evitar el calor. El primer material de ablación ampliamente utilizado fue la resina fenólica reforzada con fibra de vidrio con alto contenido de sílice.

También hay una gran área de escudo térmico detrás del cono de la nariz, que está sostenida por una estructura de metal ligero y revestida con material de aislamiento térmico para garantizar el entorno de temperatura requerido por la ojiva nuclear y los instrumentos de precisión. Con el desarrollo de ojivas de guía dividida y ojivas móviles, el tiempo de reentrada ha aumentado y la situación de ablación desigual se ha intensificado.

Al mismo tiempo, para resistir la erosión de la nube de partículas y el ataque nuclear, los materiales de carbono con fibra de grafito de tres vías o se han desarrollado refuerzos multidireccionales y materiales de grafito con alto rendimiento de deformación. En la década de 1970, se utilizaron tejidos de fibra de carbono como materiales de refuerzo y el efecto fue bueno.

Para guiar la cabeza, se abre una ventana de antena en el escudo térmico, y el material de la ventana y el escudo térmico deben ablarse simultáneamente y, al mismo tiempo, puede transmitir ondas de radio. Para este propósito, inicialmente se utilizó vidrio de cuarzo y luego se desarrolló la sílice reforzada con fibra de sílice como material para ventanas.

Material del proyectil: el cuerpo del proyectil de uncohete o misil se compone principalmente de un compartimento de instrumentos, un gabinete, una sección de transición y una sección de cola.

Las partes distintas de la caja se utilizan principalmente para soporte estructural, y las aleaciones de aluminio de alta resistencia se utilizan a menudo para hacer una estructura semi-monocasco o una estructura alveolar.

El material de la caja del cohete líquido requiere tanto fuerza como resistencia a la corrosión. Los primeros gabinetes de cohetes líquidos estaban hechos de aleación de aluminio y magnesio.

Con el avance de la tecnología de soldadura y conformado de chapa, más tarde se cambió a las aleaciones de aluminio de alta resistencia de las series aluminio-cobre-magnesio y aluminio-zinc-magnesio para fabricar gabinetes. Los cilindros de gas de alta presión que presurizan el interior de la caja están hechos principalmente de aleación de titanio o acero de alta resistencia.

Para cambiar la dirección del empuje del motor, un método es instalar un timón de gas en la sección de cola. El timón de gas se erosiona a alta velocidad por la llama del chorro y sufre una ablación severa, por lo que está hecho principalmente de grafito especial o metales refractarios como tungsteno y molibdeno, y la superficie está cubierta con un revestimiento antioxidante. Otro método consiste en utilizar un motor oscilante o una boquilla oscilante.

Por esta razón, la sección de la cola del proyectil debe estar equipada con materiales flexibles resistentes al calor, como caucho de silicona reforzado con fibra de vidrio, para evitar que el calor radiante de la llama dañe. los sistemas en la sección de cola. Además, se requieren varios materiales de sellado para la válvula y el sistema de tuberías dentro de la bomba.

Material del motor "Elmotor cohete líquido se compone principalmente de una turbina, una bomba de suministro de propulsor y una cámara de combustión.

Los materiales de las turbinas son principalmente aleaciones a base de níquel y cobalto. La carcasa de la bomba adopta fundiciones de aleación de aluminio de alta densidad y alta resistencia o fundiciones de acero.

El entorno de trabajo de la cámara de combustión es el más duro y la temperatura de combustión interior es tan alta como 3000 ° C. Cualquier material se ablandará o incluso se derretirá a esta temperatura.Sólo enfriando la cámara de combustión puede el material tener la resistencia necesaria.

La estructura de la cámara de combustión se divide en tres tipos según el método de enfriamiento: Cámara de combustión de tipo enfriamiento regenerativo, su estructura se divide en dos tipos: tipo pared y tipo haz de tubos. Las paredes interior y exterior de la cámara de combustión de pared sándwich están hechas principalmente de acero inoxidable mediante soldadura fuerte a alta temperatura.

Alguna cámara de combustión de motor de oxígeno líquido-hidrógeno líquido a gran escala está hecha de una aleación de cobre-plata-circonio para aumentar el efecto de enfriamiento, y la pared exterior está formada por electroformado de níquel metálico. La cámara de combustión del haz de tubos se forma agrupando y soldando múltiples tubos de sección variable y de sección variable de pared delgada de acero inoxidable o níquel puro.

La cámara de combustión de enfriamiento radiante está hecha de metales refractarios como molibdeno y niobio, y la boquilla de extensión está hecha de aleaciones de niobio, cobalto y titanio, y la superficie está recubierta con un recubrimiento especial con antioxidante y alta emisividad.

La pared interior de la cámara de combustión de enfriamiento ablativo está hecha de resina reforzada con fibra de sílice como material de ablación, y el exterior está hecho de aleación de titanio como carcasa del cojinete, y la garganta está equipada con inserciones de grafito para mejorar la resistencia a la ablación. Algunos motores utilizan paneles de metal poroso como placa de montaje del inyector de propulsor en la parte superior para aumentar el efecto de enfriamiento.

La carcasa de carga del motor cohete sólido se hizo originalmente de acero de alta resistencia y luego se cambió a una aleación de titanio, fibra de vidrio o resina epoxi reforzada con fibra orgánica de alto módulo y alta resistencia. El interior de la carcasa está revestido con materiales aislantes del calor similares a la goma.

La garganta de la boquilla se reviste inicialmente con metales refractarios como molibdeno y tungsteno, y luego se usa tungsteno como esqueleto refractario, y metales como el cobre y la plata se infiltran como refrigerante de transpiración espontánea.

La garganta de la boquilla del motor más reciente adopta grafito pirolítico y material de carbono reforzado con fibra de carbono como revestimiento de la garganta, lo que mejora la resistencia a la ablación.

El entorno de trabajo especial y el entorno de almacenamiento de cohetes y misiles de materiales no estructurales requieren el uso de materiales no estructurados , como materiales lubricantes resistentes a altas o bajas temperaturas, grasa para sellar al vacío, aceite hidráulico avanzado, masilla ignífuga de compuestos inorgánicos. , pinturas y revestimientos resistentes a la humedad, al moho y a la corrosión, etc. Materiales estructurales.