Григорий Николаев - Металл Века

• Название: Металл Века
• Автор: Григорий Николаев
• Издательство: Металлургия
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1987

Металлом века заслуженно называют титан. Об истории этого ме­талла, его замечательных свойствах, способах производства, об ис­пользовании его в авиации, космонавтике, химической индустрии, в быту, на транспорте, в медицине, а также о его возможностях и перспективах применения увлекательно рассказано в этой книге.

Первое издание книги того же названия, опубликованное в Днеп­ропетровске (издательство ”Промiнь”) в 1975 г., было отмечено второй премией и Дипломом второй степени на Всесоюзном кон­курсе лучших произведений научно-популярной литературы. Второе издание было выпущено в 1982 г. издательством "Металлургия”.

Предназначена для широкого круга читателей

---

Эти эксперименты были проведены сравнительно недавно — уже после того, как титан стали применять в космической технике. Тогда, разумеется, не знали, что новый металл очень устойчив в вакууме, но и без того у титана имелось немало достоинств, которые и определили быстрый рост его применения в космической технике.

С каждым запуском кораблей серии "Аполлон” в межпланетное пространство стартовали более 60 тонн титановых сплавов. Узлы и детали из сплавов титана использовались не только в самом корабле "Аполлон”, но и в лунном модуле, и в трехступенчатой ракете-носителе ”Сатурн-5”, которая выводила космических путешественников на траекторию полета к Луне.

На космическом корабле ”Аполлон” насчитывается около сорока титановых емкостей, предназначенных для хранения химически активных веществ, входящих в состав горючего. В частности, в титановых баках хранятся монометилгидразин, используемый как топливо, тетраксидазот, применяемый в качестве окислителя, и жидкие газы — кислород, водород, азот и гелий. Воздух, который служит для вентиляции кабины в космических полетах, содержится в титановых цилиндрах под давлением, превышающим 200 атмосфер.

В лунном модуле, опускавшемся на пыльную поверхность нашего естественного спутника, из нового конструкционного материала изготовлена камера сгорания жидкостного ракетного двигателя. В гигантской ракете ”Сатурн-5” сосуды высокого давления и лопасти стабилизаторов тоже из титана.

Корпус ракеты ’Титан-П”, которая выводила на околоземную орбиту космический корабль ”Джеминай”, высотой 27 метров и диаметром 3 метра был изготовлен из титана с использованием некоторого количества сплавов на основе алюминия и магния. Кабины космических кораблей ”Джеминай” и ”Мер- курий” почти полностью были сделаны из титана.

Титановые сплавы были успешно использованы для корпусов двигателей американских космических кораблей "Пионер^”, ”Юнона-2”, ”Юпитер-С”. Новый промышленный металл применяется и в установках для запуска ракет.

Титан — металл, который в немалой степени обеспечил и обеспечивает многие отечественные достижения в освоении космического пространства.

Сегодня космические перевозки уже не фантастика, а реальность. Но стоят они фантастически дорого: перевезти один килограмм вещества с Луны на Землю обходится более 1000 дол ларов. Отсюда понятно, насколько важно поставлять для орбитальных и лунных станций, монтируемых непосредственно в космосе, конструкционный материал, который был бы высокопрочным и вместе с тем не слишком плотным. Таким материалом как раз и является титан. Металл не только сохранит в космосе все свои достоинства, но и лишится некоторых присущих ему недостатков.

Например, в межпланетном пространстве значительно упростится сварка титана: не надо будет защищать металл от взаимодействия с воздухом, так как такового в космосе попросту нет. Сваривается же титан отлично. При испытаниях сваренного образца на прочность гораздо чаще случается так, что разрывается основной металл, а не сварной шов.

Но возможна ли сама по себе сварка в условиях невесомости? Предстояло проверить это на практике. Оказалось, что в космосе металлы свариваются так же надежно, как и на Земле. Успешные эксперименты по автоматической сварке и резк

етитана в межпланетном пространстве провели в октябре 1969 года советские космонавты Г.С.Шонин и В.Н.Кубасов во время группового полета трех космических кораблей "Союз”.

Самая первая экспедиция на Луну доставила с нашего естественного спутника образцы пород с очень большим содержанием титана. Впоследствии оказалось, что ”Аполлон-11” совершил посадку в районе титанового месторождения. Образцы лунного грунта, доставленные советскими автоматическими станциями и другими американскими кораблями, были взяты в иных местах нашего естественного спутника и содержали уже гораздо меньше титана. Но даже и это”низкое” содержание значительно превосходит процент содержания элемента в земной коре. Итак, Луна богата титаном. Запомним это. И обратим внимание на то, что уже не первый год (и не только в научно-фантастической литературе, но и в самой что ни на есть серьезной печати) появляются материалы, рассказывающие о перспективах космической металлургии, о неизбежном ее возникновении и ее преимуществах.

Предполагают, что энергию для металлургических предприятий будущего дадут солнечные нагреватели. Сфокусированные солнечные лучи будут плавить любые соединения и самые тугоплавкие металлы. Космический вакуум намного упростит технологию получения целого ряда металлов, в том числе и титана.

Теперь давайте немного помечтаем. Перенесемся в XXII . . . нет, вероятно, ближе — в XXI век. Луна уже обитаема. Здесь живут и работают люди, исследуют космическое пространство и недра нашего спутника, ведут самые разнообразные работы. Вряд ли сюда будут возить с Земли основные материалы для строительства — намного дешевле и целесообразней добывать их прямо на месте

.В отношении металлов очень сомнительно, что для создания объектов, находящихся в безвоздушном пространстве, будут использовать платину или вольфрам. Значит, остаются только сталь, титан и алюминий. Но сталь плохо переносит космический холод, алюминий же не настолько прочен, чтобы конкурировать с титаном. К тому же, будет ли он найден на Луне? Неизвестно. А титан обнаруживают на каждом "обжитом” участке лунной поверхности. Так что, по всей вероятности, именно титан будет основным конструкционным материалом для сооружений, изготовляемых и монтируемых непосредственно в космосе. Титановые заводы, работающие в идеальном вакууме, будут производить гораздо более дешевый металл, чем если бы они работали на Земле. Титану найдется очень много дел в межпланетном пространстве, и сейчас даже трудно представить себе будущее этого металла во всей полноте. Можно только с уверенностью сказать, что будущее это — большое и прекрасное. Титан хорошо послужит людям в завоевании космоса.

РОЖДЕННЫЙ ЛЕТАТЬ

Появление сверхзвуковой пассажирской авиации знаменует новую ступень прогресса, так как в любой достаточно крупный отдаленный город мира можно будет долететь максимум за 12 часов. Огромные планетарные расстояния сделаются намного короче, что будет способствовать сближению наций и государств.

31 декабря 1968 года яркой страницей вошло в историю авиации. В этот день в воздух поднялся первый в мире сверхзвуковой пассажирский самолет. Им был советский лайнер Ту-144. С тех пор советский сверхзвуковой самолет посетил с демонстрационными полетами многие города, был представлен на разных авиационных выставках, стал совершать регулярные авиарейсы.

Ту-144 перевозит 140 пассажиров со скоростью 2100 километров в час. Если скорость самолета превышает скорость звука не более чем в 2 раза, то конструкторы еще применяют для обшивки машины алюминиевые сплавы. Ту-144 — не исключение. Он тоже в целом алюминиевый самолет, но наиболее нагревающиеся части — мотогондолы двигателей, элероны, рули поворота и другие — изготовлены из титана. Титана в этом алюминиевом самолете не так уж и мало: только литых деталей — несколько тысяч.

В начале 1969 года взлетел сверхзвуковой пассажирский самолет англо-французского производства "Конкорд”. Он принадлежит к тому же типу, что и Ту-144, и даже внешне напоминает его. "Конкорд" тоже почти целиком сделан из алюминия, но и при его изготовлении не обошлись без титана: известная английская фирма "Роллс-ройс" использовала новый промышленный металл в конструкции двигателя этого сверхзвукового лайнера.

Американская реклама на все лады расхваливает самолет "Боинг-747". Это аэробус, то есть самолет, вмещающий большое количество пассажиров, своеобразный воздушный автобус. Аэробусы — дозвуковые самолеты третьего поколения — используются на магистралях с огромным потоком пассажиров и помогают авиаторам решать целый ряд проблем.

"Боинг-747" — четырехмоторный транспортный самолет, двухэтажный внутри, имеет четыре пассажирских салона, несколько кухонь, бар. Посадка в самолет и выход из него осуществляются через десять дверей по десяти трапам. Размах крыльев этого корабля, который, наверное, уже нельзя называть птицей — так он похож и по величине, и по уровню комфорта на океанский лайнер, — достигает 60 метров. Скорость самолета — 1000 километров в час. Стоимость одной такой машины — 20 миллионов долларов, а постройка прототипа обошлась в грандиозную сумму — в 750 миллионов долларов. И если бы создание опытного образца закончилось неудачей, то это была бы самая дорогая неудача в истории самолетостроения.

Генеральный авиаконструктор С.В.Ильюшин считает, что с повсеместным вводом в эксплуатацию аэробусов и сверхзвуковых пассажирских самолетов в развитии авиации произойдет коренной перелом. Воздушный флот займет первое место среди всех видов транспорта по объему перевозок пассажиров.