¿Cuáles son los materiales de los misiles?
La mayoría de los materiales utilizados en diversas partes de los cohetes y misiles modernos son los mismos que los utilizados en los aviones. Sin embargo, para adaptarse al entorno de trabajo especial de los vehículos de lanzamiento y misiles balísticos, se utilizan una variedad de ellos. Se han desarrollado materiales especiales.
Material de la cabeza
La cabeza del vehículo lanzador no necesita regresar al suelo, solo se calienta aerodinámicamente cuando penetra en la atmósfera. El carenado de la cabeza generalmente está hecho de metal. o materiales compuestos. El propósito de las cabezas de misiles balísticos para volver a entrar a la atmósfera es atacar objetivos enemigos. Algunos de los primeros misiles de alcance medio alguna vez usaron disipación de calor y protección contra el calor, es decir, disipaban el calor en una cabeza roma de cobre con gran masa y alto calor específico. Sin embargo, debido al gran peso y al aislamiento térmico, este método fue rápidamente abandonado. La velocidad de reentrada del misil intercontinental tiene un número de Mach superior a 20 y la temperatura de la cabeza puede alcanzar entre 8.000 y 12.000 grados centígrados. A finales de la década de 1950, se empezaron a utilizar materiales ablativos en la cabeza del cono de la nariz para protegerla del calor. El material de ablación ampliamente utilizado en los primeros días era resina fenólica reforzada con fibra de vidrio con alto contenido de sílice. También hay una capa protectora resistente al calor de gran superficie en la parte posterior del cono de la nariz, que está sostenida por una estructura metálica liviana y revestida con materiales aislantes del calor para garantizar la temperatura ambiente requerida por las ojivas nucleares y los instrumentos de precisión. Con el desarrollo de ojivas guiadas y ojivas móviles, el tiempo de reingreso a la atmósfera aumenta y se intensifica la ablación desigual. Al mismo tiempo, para resistir la erosión de las nubes de partículas y los ataques nucleares, se utilizan materiales de carbono y fibra de grafito de tres vías. o materiales de carbono reforzados de múltiples vías y material de grafito con propiedades de alta deformación. En la década de 1970 se empezó a utilizar como refuerzo un cambio a tejidos de fibra de carbono, con buenos resultados. Para guiar el cabezal de la máquina, se instala una capa protectora térmica en la ventana de la antena. El material de la ventana debe eliminarse simultáneamente con la capa protectora térmica y dejar pasar las ondas de radio al mismo tiempo. Para ello se utilizó inicialmente vidrio de cuarzo y más tarde se desarrolló como material para ventanas sílice reforzada con fibras de cuarzo.
Material principal
El cuerpo principal de un cohete o misil se compone principalmente de una sala de instrumentos, una caja, una sección de transición y una sección de cola. La parte exterior de la caja desempeña principalmente el papel de soporte estructural y está hecha principalmente de una estructura semimonolítica o de panal de aleación de aluminio de alta resistencia. El material de la caja del cohete líquido debe tener resistencia y resistencia a la corrosión. Las primeras cajas de cohetes líquidos estaban hechas de una aleación de aluminio y magnesio. Con el avance de la tecnología de soldadura y conformado de chapa, la caja se cambió posteriormente a aleaciones de aluminio de alta resistencia del sistema aluminio-cobre-magnesio y del sistema aluminio-zinc-magnesio. La mayoría de los cilindros de alta presión utilizados para presurizar el interior de la caja están hechos de aleación de titanio o acero de alta resistencia. Para cambiar la dirección del empuje del motor, un método consiste en instalar un timón de gas en la cola. Los timones de gas sufren graves daños por llamas de alta velocidad, por lo que a menudo están hechos de grafito especial o metales refractarios como tungsteno y molibdeno, y luego se recubren con una capa antioxidante en la superficie. Otro método consiste en utilizar un motor oscilante o una boquilla oscilante. La sección de cola de este 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 el sistema de la sección de cola. . Además, las válvulas de proyectiles y los sistemas de tuberías también requieren el uso de diversos materiales de sellado.
Materiales del motor
Un motor de 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 está hecha de piezas fundidas de aleación de aluminio de alta resistencia y alta densidad o piezas fundidas de acero. La cámara de combustión funciona en los entornos más hostiles, con temperaturas de combustión que alcanzan los 3000 °C o más. Cualquier material se ablandará o incluso se derretirá a esta temperatura, y sólo el enfriamiento de la cámara de combustión puede garantizar que el material tenga la resistencia necesaria. La estructura de la cámara de combustión se divide en tres categorías según el método de enfriamiento: ① Cámara de combustión con enfriamiento regenerativo, su estructura se divide en dos tipos: tipo de pared tipo sándwich y tipo de haz de tubos. Las paredes interior y exterior de la cámara de combustión tipo sándwich están hechas en su mayoría de acero inoxidable soldado a alta temperatura. La pared interior de la cámara de combustión de algunos motores grandes de oxígeno líquido-hidrógeno líquido está hecha de una aleación de cobre, plata y circonio para aumentar el efecto de enfriamiento, y la pared exterior está electroformada con níquel metálico. La cámara de combustión del haz de tubos está soldada con haces de tubos de paredes delgadas de níquel puro o acero inoxidable con deformación especial y sección transversal de deformación. La cámara de combustión refrigerada por radiación está hecha de metales refractarios como molibdeno y niobio. La extensión de la boquilla está hecha de aleaciones de niobio, cobalto y titanio. La superficie está hecha de antioxidantes y un revestimiento especial con un alto coeficiente de radiación.
La pared interior de la cámara de combustión de enfriamiento por ablación está hecha de resina reforzada con alto contenido de fibra de silicio como material de ablación, la parte exterior está hecha de aleación de titanio como caparazón de carga y la garganta está equipada con incrustaciones de grafito para mejorar la resistencia a la ablación. . Algunos motores utilizan placas de metal perforadas como placas de montaje del inyector de propulsor superior para aumentar la refrigeración. La carcasa de carga del motor cohete sólido estaba hecha inicialmente de acero de alta resistencia y luego se cambió a aleación de titanio, fibra de vidrio o resina epoxi reforzada con fibra orgánica de alto módulo elástico y alta resistencia. El interior del estuche está revestido con aislamiento de goma. La garganta de la boquilla se recubrió inicialmente con metales refractarios como molibdeno y tungsteno. Posteriormente, se utilizó tungsteno como esqueleto refractario y se infiltraron cobre, plata y otros metales como refrigerante de sudoración espontánea. La última garganta de la boquilla del motor utiliza grafito pirolítico y materiales de carbono reforzados con fibra de carbono como revestimiento de la garganta para mejorar la resistencia a la ablación.
Materiales no estructurales
Los entornos especiales de trabajo y almacenamiento de cohetes y misiles requieren el uso de materiales no estructurales, como materiales lubricantes de alta o baja temperatura, vacío. Grasa selladora, aceite hidráulico de alta calidad, compuestos inorgánicos, masillas resistentes al fuego, pinturas y revestimientos a prueba de humedad, a prueba de moho, anticorrosión, etc.