Конструкционные материалы. 2

                                    1.Резиновые материалы

Резина представляет собой искусственный материал, получаемый в результате специальной обработки резиновой смеси, основным компонентом является каучук.

Каучук - это полимер, отличительной особенностью которого является способность к очень большим обратимым деформациям при небольших нагрузках. Это свойство объясняется строением каучука. Его макромолекулы имеют вытянутую извилистую форму. При нагрузке происходит выпрямление макромолекул, что и объясняет большие деформации. При разгрузке макромолекулы принимают исходную форму. Различают натуральный и синтетический каучук. Натуральный каучук добывают из некоторых видов тропических растений в незначительных количествах. По этому производство резины основано на применении синтетических каучуков. Сырьем для производства синтетического каучука служит спирт, на смену которому приходит нефтехимическое сырье.

Резину получают из каучука путем вулканизации, т.е. в процессе химического взаимодействия каучука с вулканизатором при высокой температуре. Вулканизатором чаще всего является сера. В процессе вулканизации сера соединяет нитевидные молекулы каучука и образуется пространственная сетчатая структура. В зависимости от количества серы получается различная частота сетки. При введении 1-5 % серы образуется редкая сетка и резина получается мягкой. С увеличением содержания серы сетка становится все более частой, а резина более твердой и приблизительно при 30% серы получается твердый материал, называемый эбонитом.

Кроме каучука и вулканизатора в состав резины входит ряд других веществ. Наполнители вводят в состав резины от 15 до 50% к массе каучука. Активные наполнители (сажа, каолин, оксид цинка, оксид магния и др.) служат для повышение механических свойств резин-твердости, прочности, износостойкости. Неактивные наполнители (мел, тальк и др.) снижают стоимость резиновых изделий. Пластификаторы (парафин, вазелин, стеариновая кислота, мазут, канифоль и др.) предназначены для облегчения переработки резиновой смеси, повышение эластичности и морозостойкости резины. Противостарители служат для замедления процесса старения резины, приводящего к ухудшению ее эксплуатационных свойств. Красители служат для придания резине нужного цвета. В резину так же добавляются регенераты-продукты переработки старых резиновых изделий и отходы резинового производства. Они снижают стоимость резин. Для интенсификации процесса вулканизации в резиновую смесь вводят ускорители вулканизации (коптакс, тиурам и др.)- от 0,1 до 2,5%.

Основное свойство резины - очень высокая эластичность. Резина способна к большим деформациям, которые почти полностью обратимы. Кроме того резина характеризуется высоким сопротивлением к разрыву и истиранию, газо- и водонепроницаемостью, химической стойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами, небольшой плотностью, малой сжимаемостью, низкой теплопроводностью. Эти свойства выдвинули резину в число незаменимых материалов в различных отраслях народного хозяйства, например в автомобильной и тракторной отраслях промышленности.

В зависимости  от методов изготовления различают  резину штампованную, формовую и клееную. Прорезиненную ткань изготовляют  на специальных клеепропитывающих  роликовых машинах; при этом ткань  непрерывно движется через систему  роликов.

По назначению резины подразделяются на резины общего и специального назначения. Из резин общего назначения изготовляются автомобильные шины и камеры, транспортные ленты, ремни ременных передач, изоляция кабелей, рукава и шланги, уплотнительные и амортизационные детали, обувь и др. Резины общего назначения могут использоваться в горячей воде, слабых растворах щелочей и кислот, а так же на воздухе при температуре от -10 до+150°С.

Резины специального назначения подразделяются на теплостойкие, которые могут работать при температуре  до 250-350 °С; морозостойкие, выдерживающие температуру до -70°С; маслобензостойкие, работающие в среде бензина, других топлив, масел и нефтепродуктов; светоозностойкие, не разрушающиеся при работе в атмосферных условиях в течении нескольких лет, стойкие к действию сильных окислителей электроизоляционные, применяемые для изоляции проводов и кабелей; электропроводящие, способные проводить электрический ток.

      Вулканизация - технологический процесс резинового производства, при котором пластичный "сырой" каучук превращается в резину.

При вулканизации повышаются прочностные характеристики каучука, его твёрдость, эластичность, тепло- и морозостойкость, снижаются  степень набухания и растворимость  в органических растворителях. Сущность вулканизации - соединение линейных макромолекул каучука в единую "сшитую" систему, так называемую вулканизационную сетку. В результате вулканизации между макромолекулами образуются поперечные связи, число и структура которых зависят от метода В. При вулканизации некоторые свойства вулканизуемой смеси изменяются со временем не монотонно, а проходят через максимум или минимум. Степень вулканизации, при которой достигается наилучшее сочетание различных физико-механических свойств резин, называется оптимумом вулканизации.

Вулканизация  подвергается обычно смесь каучука с различными веществами, обеспечивающими необходимые эксплуатационные свойства резин (наполнители, например сажа, мел, каолин, а также мягчители, противостарители и др.).

В большинстве  случаев каучуки общего назначения (натуральный, бутадиеновый, бутадиен-стирольный) вулканизуют, нагревая их с элементарной серой при 140-160°С (серная В.). Образующиеся межмолекулярные поперечные связи осуществляются через один или несколько атомов серы. Если к каучуку присоединяется 0,5-5% серы, получается мягкий вулканизат (автомобильные камеры и покрышки, мячи, трубки и т.д.); присоединение 30-50% серы приводит к образованию жёсткого неэластичного материала - эбонита. Серная вулканизация может быть ускорена добавлением небольших количеств органических соединений, так называемых ускорителей вулканизации - каптакса, тиурама и др. Действие этих веществ в полной мере проявляется только в присутствии активаторов - окислов металлов (чаще всего окиси цинка).

В промышленности серную вулканизацию производят нагреванием вулканизуемого изделия в формах под повышенным давлением или же в виде неформовых изделий (в "свободном" виде) в котлах, автоклавах, индивидуальных вулканизаторах, аппаратах для непрерывной вулканизации. и др. В этих аппаратах нагревание осуществляют паром, воздухом, перегретой водой, электричеством, токами высокой частоты. Формы обычно помещают между обогреваемыми плитами гидравлического пресса. вулканизация с помощью серы была открыта Ч. Гудьиром (США, 1839) и Т. Гэнкоком (Великобритания, 1843). Для вулканизации каучуков специального назначения применяют органические перекиси (например, перекись бензоила), синтетические смолы (например, феноло-формальдегидные), нитро- и диазосоединения и другие; условия процесса те же, что и для серной вулканизации.

Вулканизация  возможна также под действием  ионизирующей радиации - g-излучения  радиоактивного кобальта, потока быстрых  электронов (радиационная вулканизации). Методы бессерной и радиационной В. позволяют получать резины, обладающие высокой термической и химической стойкостью.

     2.Пленкообразующие материалы

  Клеи и герметики относятся к пленкообразующим материалам и имеют много общего с ними.

   Эти растворы  или расплавы полимеров, а также  неорганические вещества, которые  наносятся на какую-либо поверхность. После высыхания образуют прочные пленки, хорошо прилипающие к различным материалам.

        Конструкционные смоляные и резиновые  клеи

   Смоляные клеи. В качестве пленкообразующих веществ этой группы клеев применяют термореактивные смолы, которые отверждаются в присутствии катализаторов и отвердителей при нормальной или повышенной температуре.

   Клеи на основе модифицированных фенолоформальдегидных смол. Эти клеи применяют преимущественно для склеивания металлических силовых элементов, конструкций из стеклопластика.

   Фенолокаучуковые  композиции являются эластичными  теплостойкими пленками с высокой  адгезией к металлам (ВК-32-200, ВК-3, ВК-4, ВК-13 и др.) .

   Полиуретановые клеи. Композиции могут быть холодного и горячего отверждения.

Клеи обладают универсальной адгезией, хорошей  вибростойкостью и прочностью при  неравномерном отрыве, стойкостью к  нефтяным топливам и маслам.

   Помимо  этих видов клев существует  множество других.

       Неорганические клеи

Эти клеи являются высокотемпературными.

   Керамические клеи являются тонкими суспензиями оксидов щелочных металлов в воде. Такие клеи наносятся на склеиваемые поверхности, подсушиваются, а затем при небольшом давлении нагреваются до температуры плавления компонентов и выдерживаются в течение 15-20мин.

   Силикатные клеи. Жидкое стекло обладает клеящей способностью, им можно склеивать стекло, керамику, стекло с металлом.

 Герметики

   Герметики применяют для уплотнения и герметизации клепанных, сварных и болтовых соединений, топливных отсеков и баков, различных металлических конструкций, приборов, агрегатов.

   Тиоколовые герметики применяют в авиационной и автомобильной промышленности, в судостроении, для строительной техники. У них высокая адгезия к металлам, древесине, бетону. Они стойки к топливу и маслам.

   Эпоксидные герметики могут быть холодного и горячего отверждения; работают в условиях тропической влажности, при вибрационных и ударных нагрузках; применяются для герметизации металлических и стеклопластиковых изделий.

Краски, однородные суспензии пигментов в пленкообразующих веществах. Изготовляются на основе олиф (масляные краски), лаков (эмалевые краски), водных растворов некоторых органических полимеров (клеевые краски) и жидкого стекла (силикатные краски), водных дисперсий полимеров (эмульсионные краски). Тонкие слои краски образуют при высыхании непрозрачные покрытия, защищающие поверхность от воздействия агрессивных агентов и придающие ей красивый внешний вид. Широко используются в народном хозяйстве, быту, а также в живописи. Масляные краски представляют собой суспензию пигментов в олифах и выпускаются лакокрасочными заводами либо в виде густотертых паст, которые на месте разводят олифой до рабочей вязкости, либо в виде готовых к употреблению составов. Эмалевые краски — суспензия пигментов в лаках. При высыхании эти краски образуют твердую, блестящую, эластичную пленку, напоминающую эмаль. Эмульсионные краски изготовляют из эмульсии, т. е. однородных систем двух жидкостей. Для предотвращения расслаивания в эмульсии добавляют стабилизаторы — казеин, желатин, мыло. Эмульсионные краски применяют для окраски деревянных изделий.

Процесс окраски  состоит из нескольких основных операций; подготовки поверхности, грунтовки, шпатлевки (при наличии шероховатостей, неровностей, трещин, раковин), просушки, нанесения краски. Нанесение покрытий осуществляют кистью механическим и воздушным распылением (пульверизацией), окунанием или обливанием. Затем изделие подвергают естественной или искусственной сушке. фенолформальдегидной смолы и бутвара, клеи ВК-32-ЭМ - фенолформальдегидной и эпоксидной смол.

Лаки

Лаки - это растворы пленкообразующих веществ (смол, смолоподобных продуктов) в различных растворителях. В зависимости от пленкообразующих веществ лаки разделяют на природные (масляные) и искусственные - приготовленные на основе искусственных смол и эфиров целлюлозы, бакелитовые и нитролаки. Тонкие слои лака высыхают с образованием твердых блестящих прозрачных покрытий, назначение которых защита изделий от агрессивных агентов, декоративная отделка поверхности. Служат также основой эмалевых красок, грунтовок, шпатлевок.

                                3.Нанотехнологии

Часто употребляемое  определение нанотехнологии как  комплекса методов работы с объектами  размером менее 100 нанометров недостаточно точно описывает как объект, так и отличие нанотехнологии от традиционных технологий и научных дисциплин. Объекты нанотехнологий, с одной стороны, могут иметь характеристические размеры указанного диапазона:наночастицы, нанопорошки (объекты, у которых три характеристических размера находятся в диапазоне до 100 нм);

нанотрубки, нановолокна (объекты, у которых два характеристических размера находятся в диапазоне  до 100 нм);

наноплёнки (объекты, у которых один характеристический размер находится в диапазоне до 100 нм).

С другой стороны, объектом нанотехнологий могут быть макроскопические объекты, атомарная структура которых  контролируемо создаётся с разрешением  на уровне отдельных атомов.

Нанотехнологии качественно  отличаются от традиционных дисциплин, поскольку на таких масштабах привычные, макроскопические, технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул или агрегатов молекул, квантовые эффекты.

В практическом аспекте это  технологии производства устройств  и их компонентов, необходимых для  создания, обработки и манипуляции  атомами, молекулами и частицами, размеры  которых находятся в пределах от 1 до 100 нанометров [1]. Однако, нанотехнология сейчас находится в начальной стадии развития, поскольку основные открытия, предсказываемые в этой области, пока не сделаны. Тем не менее проводимые исследования уже дают практические результаты. Использование в нанотехнологии передовых научных результатов позволяет относить её к высоким технологиям.

При работе с такими малыми размерами проявляются квантовые  эффекты и эффекты межмолекулярных  взаимодействий, такие как Ван-дер-Ваальсовы  взаимодействия. Нанотехнология и, в особенности, молекулярная технология — новые области, очень мало исследованные. Развитие современной электроники идёт по пути уменьшения размеров устройств. С другой стороны, классические методы производства подходят к своему естественному экономическому и технологическому барьеру, когда размер устройства уменьшается не намного, зато экономические затраты возрастают экспоненциально. Нанотехнология — следующий логический шаг развития электроники и других наукоёмких производств.

Наноматериалы

Материалы, разработанные  на основе наночастиц с уникальными  характеристиками, вытекающими из микроскопических размеров их составляющих.

Углеродные  нанотрубки — протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров состоящие  из одной или нескольких свёрнутых  в трубку гексагональных графитовых плоскостей (графенов) и заканчиваются обычно полусферической головкой.

Фуллерены —  молекулярные соединения, принадлежащие  классу аллотропных форм углерода (другие — алмаз, карбин и графит) и представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода.

Графен —  монослой атомов углерода, полученный в октябре 2004 года в Манчестерском  университете (The University Of Manchester). Графен можно использовать, как детектор молекул (NO2), позволяющий детектировать  приход и уход единичных молекул. Графен обладает высокой подвижностью при комнатной температуре, благодаря чему как только решат проблему формирования запрещённой зоны в этом полуметалле, обсуждают графен как перспективный материал, который заменит кремний в интегральных микросхемах.

Наноаккумуляторы  — в начале 2005 года компания Altair Nanotechnologies (США) объявила о создании инновационного нанотехнологического материала для электродов литий-ионных аккумуляторов. Аккумуляторы с Li4Ti5O12 электродами  имеют время зарядки 10-15 минут. В феврале 2006 года компания начала производство аккумуляторов на своём заводе в Индиане. В марте 2006 Altairnano и компания Boshart Engineering заключили соглашение о совместном создании электромобиля. В мае 2006 успешно завершились испытания автомобильных наноаккумуляторов. В июле 2006 Altair Nanotechnologies получила первый заказ на поставку литий-ионных аккумуляторов для электромобилей.

4.Конструкционные материалы используемые в ракетной технике

Алюминий

«Крылатый металл», любимец авиаконструкторов. Чистый алюминий втрое легче стали, очень пластичен, но не очень прочен.

Чтобы он стал хорошим  конструкционным материалом, из него приходится делать сплавы. Исторически  первым был дуралюмин (дюралюминий, дюраль, как мы его чаще всего  зовем) – такое имя дала сплаву немецкая фирма, впервые его предложившая в 1909 году (от названия города Дюрен). Этот сплав, кроме алюминия, содержит небольшие количества меди и марганца, резко повышающие его прочность и жесткость. Но есть у дюраля и недостатки: его нельзя сваривать и сложно штамповать (нужна термообработка). Полную прочность он набирает со временем, этот процесс назвали «старением», а после термообработки состаривать сплав нужно заново. Поэтому детали из него соединяют клепкой и болтами.

В ракете он годится только на «сухие» отсеки – клепаная конструкция не гарантирует герметичности под давлением. Сплавы, содержащие магний (обычно не больше 6%), можно деформировать и сваривать. Именно их больше всего на ракете Р-7 (в частности, из них изготовлены все баки).

В последней  четверти XX века прогресс в металлургии  привел к появлению алюминий-литиевых сплавов. Если до этого добавки в  алюминий были направлены только на увеличение прочности, то литий позволял сделать  сплав заметно более легким. Из алюминий-литиевого сплава был сделан бак для водорода ракеты «Энергия», из него же делают сейчас и баки «Шаттлов».

Наконец, самый  экзотический материал на основе алюминия – боралюминиевый композит, где  алюминию отведена та же роль, что и  эпоксидной смоле в стеклопластике: он удерживает вместе высокопрочные волокна бора. Этот материал только-только начал внедряться в отечественную космонавтику – из него сделана ферма между баками последней модификации разгонного блока «ДМ-SL», задействованного в проекте «Морской старт».

Выбор конструктора за прошедшие 50 лет стал намного богаче. Тем не менее как тогда, так и сейчас алюминий – металл №1 в ракете. Но, конечно же, есть и целый ряд других металлов, без которых ракета не сможет полететь.

Железо

Незаменимый элемент  любых инженерных конструкций. Железо в виде разнообразных высокопрочных нержавеющих сталей – второй по применению металл в ракетах.

Везде, где нагрузка не распределена по большой конструкции, а сосредоточена в точке или  нескольких точках, сталь выигрывает у алюминия.

Сталь жестче – конструкция из стали, размеры которой не должны «плыть» под нагрузкой, получается почти всегда компактнее и иногда даже легче алюминиевой. Сталь гораздо лучше переносит вибрацию, более терпима к нагреву, сталь дешевле, за исключением самых экзотических сортов, сталь, в конце концов, нужна для стартового сооружения, без которого ракета – ну, сами понимаете...

Но и баки ракеты могут быть стальными. Удивительно? Да. Однако первая американская межконтинентальная ракета Atlas использовала баки именно из тонкостенной нержавеющей стали. Для того чтобы стальная ракета выиграла у алюминиевой, многое пришлось радикально изменить. Толщина стенок баков у двигательного отсека достигала 1,27 миллиметра (1/20 дюйма), выше использовались более тонкие листы, и у самого верха керосинового бака толщина составляла всего 0,254 миллиметра (0,01 дюйма). А водородный разгонный блок Centaur, сделанный по такому же принципу, имеет стенку толщиной всего лишь с лезвие бритвы – 0,127 миллиметра!

Столь тонкая стенка сомнется даже под собственной тяжестью, поэтому форму она держит исключительно за счет внутреннего давления: с момента изготовления баки герметизируются, наддуваются и хранятся при повышенном внутреннем давлении.

В процессе изготовления стенки подпираются специальными держателями изнутри. Самая сложная стадия этого процесса – приварка днища к цилиндрической части. Ее обязательно нужно было выполнить за один проход, в результате ее в течение шестнадцати часов делали несколько бригад сварщиков, по две пары каждая; бригады сменяли друг друга через четыре часа. При этом одна из двух пар работала внутри бака.

Нелегкая, что  и говорить, работа. Но зато на этой ракете американец Джон Гленн впервые  вышел на орбиту. Да и дальше у  нее была славная и долгая история, а блок Centaur летает и по сей день. У «Фау-2», между прочим, корпус тоже был стальным – от стали полностью отказались только на ракете Р-5, там стальной корпус оказался ненужным благодаря отделяющейся

Медь

Основной металл электро- и тепловой техники. Ну разве  не странно? Довольно тяжелый, не слишком прочный, по сравнению со сталью – легкоплавкий, мягкий, по сравнению с алюминием – дорогой, но тем не менее незаменимый металл.

Все дело в чудовищной теплопроводности меди – она больше в десять раз по сравнению с  дешевой сталью и в сорок раз по сравнению с дорогой нержавейкой. Алюминий тоже проигрывает меди по теплопроводности, а заодно и по температуре плавления. А нужна эта бешеная теплопроводность в самом сердце ракеты – в ее двигателе. Из меди делают внутреннюю стенку ракетного двигателя, ту, которая сдерживает трехтысячеградусный жар ракетного сердца. Чтобы стенка не расплавилась, ее делают составной – наружная, стальная, держит механические нагрузки, а внутренняя, медная, принимает на себя тепло.

В тоненьком  зазоре между стенками идет поток горючего, направляющегося из бака в двигатель, и тут-то выясняется, что медь выигрывает у стали: дело в том, что температуры плавления отличаются на какую-то треть, а вот теплопроводность – в десятки раз. Так что стальная стенка прогорит раньше медной. Красивый «медный» цвет сопел двигателей Р-7 хорошо виден на всех фотографиях и в телерепортажах о вывозе ракет на старт.

В двигателях ракеты Р-7 внутренняя, «огневая», стенка сделана  не из чистой меди, а из хромистой  бронзы, содержащей всего 0,8% хрома. Это несколько снижает теплопроводность, но одновременно повышает максимальную рабочую температуру (жаростойкость) и облегчает жизнь технологам – чистая медь очень вязкая, ее тяжело обрабатывать резанием, а на внутренней рубашке нужно выфрезеровать ребра, которыми она прикрепляется к наружной. Толщина оставшейся бронзовой стенки – всего миллиметр, такой же толщины и ребра, а расстояние между ними – около 4 миллиметров.

Чем меньше тяга двигателя, тем хуже условия охлаждения – расход топлива меньше, а относительная поверхность соответственно больше. Поэтому на двигателях малой тяги, применяемых на космических аппаратах, приходится использовать для охлаждения не только горючее, но и окислитель – азотную кислоту или четырехокись азота. В таких случаях медную стенку для защиты нужно покрывать хромом с той стороны, где течет кислота. Но и с этим приходится смиряться, поскольку двигатель с медной огневой стенкой эффективнее.

Справедливости  ради скажем, что двигатели со стальной внутренней стенкой тоже существуют, но их параметры, к сожалению, значительно хуже. И дело не только в мощности или тяге, нет, основной параметр совершенства двигателя – удельный импульс – в этом случае становится меньше на четверть, если не на треть. У «средних» двигателей он составляет 220 секунд, у хороших – 300 секунд, а у самых-пресамых «крутых и навороченных», тех, которых на «Шаттле» три штуки сзади, – 440 секунд. Правда, этим двигатели с медной стенкой обязаны не столько совершенству конструкции, сколько жидкому водороду. Керосиновый двигатель даже теоретически таким сделать невозможно. Однако медные сплавы позволили «выжать» из ракетного топлива до 98% его теоретической эффективности.

Серебро

Драгоценный металл, известный человечеству с древности. Металл, без которого не обойтись нигде. Как гвоздь, которого не оказалось в кузнице в известном стихотворении, он держит на себе все.

Именно он связывает  медь со сталью в жидкостном ракетном двигателе, и в этом, пожалуй, проявляется  его мистическая сущность. Ни один из других конструкционных материалов не имеет никакого отношения к мистике – мистический шлейф веками тянется исключительно за этим металлом. И так было в течение всей истории его использования человеком, существенно более долгой, чем у меди или железа. Что уж говорить об алюминии, который был открыт только в девятнадцатом столетии, а стал относительно дешевым и того позже – в двадцатом.

За все годы человеческой цивилизации у этого  необыкновенного металла было огромное количество применений и разнообразных  профессий. Ему приписывали множество уникальных свойств, люди использовали его не только в своей технической и научной деятельности, но и в магии. К примеру, долгое время считалось, что «его боится всевозможная нечисть».

Главным недостатком  этого металла была дороговизна, из-за чего его всегда приходилось расходовать экономно, точнее, разумно – так, как требовало очередное применение, которое ему придумывали неугомонные люди. Рано или поздно ему находили те или иные заменители, которые с течением времени с бОльшим или меньшим успехом вытесняли его.

Сегодня, практически  на наших глазах, он исчезает из такой  прекрасной сферы деятельности человека, как фотография, которая в течение  почти полутора столетий делала нашу жизнь более живописной, а летописи – более достоверными. А пятьдесят (или около того) лет назад он стал утрачивать позиции в одном из древнейших ремесел – чеканке монет. Конечно, монеты из этого металла выпускают и сегодня – но исключительно для нашего с вами развлечения: они давно перестали быть собственно деньгами и превратились в товар – подарочный и коллекционный.

Возможно, когда  физики изобретут телепортацию и  ракетные двигатели будут уже  не нужны, наступит последний час  и еще одной сферы его применения. Но пока что найти ему адекватную замену не удалось, и этот уникальный металл остается в ракетостроении вне конкуренции – так же, как и в охоте на вампиров.

Вы уже наверняка  догадались, что все вышесказанное  относится к серебру. Единственным способом соединения частей камеры сгорания ракетных двигателей остается пайка серебряными припоями в вакуумной печи или в инертном газе. Попытки найти бессеребряные припои для этой цели ни к чему пока не привели. В отдельных узких областях эту задачку иногда удается решить – например, холодильники сейчас чинят с помощью медно-фосфорного припоя, – но в ЖРД замены серебру нет. В камере сгорания большого ЖРД его содержание достигает сотен граммов, а иногда доходит до килограмма.

Драгоценным металлом серебро называют скорее по многотысячелетней  привычке, есть металлы, которые не считаются драгоценными, но стоят намного дороже серебра. Взять хотя бы бериллий. Этот металл втрое дороже серебра, но и он находит применение в космических аппаратах (правда, не в ракетах). Главным образом он получил известность благодаря способности замедлять и отражать нейтроны в ядерных реакторах. В качестве конструкционного материала его стали использовать позже.

Конечно, невозможно перечислить все металлы, которые  можно назвать гордым именем «крылатые», да и нет в этом нужды. Монополия  металлов, существовавшая в начале 1950-х годов, давно уже нарушена стеклои углепластиками. Дороговизна этих материалов замедляет их распространение в одноразовых ракетах, а вот в самолетах они внедряются гораздо шире. Углепластиковые обтекатели, прикрывающие полезную нагрузку, и углепластиковые сопла двигателей верхних ступеней уже существуют и постепенно начинают составлять конкуренцию металлическим деталям.

Но с металлами, как известно из истории, люди работают уже приблизительно десять тысяч  лет, и не так-то просто найти равноценную замену этим материалам.

Титан и титановые сплавы

Самый модный металл космического века.

Вопреки широко распространенному мнению, титан  не очень широко применяется в  ракетной технике – из титановых  сплавов в основном делают газовые  баллоны высокого давления (особенно для гелия). Титановые сплавы становятся прочнее, если поместить их в баки с жидким кислородом или жидким водородом, в результате это позволяет снизить их массу. На космическом корабле ТКС, который, правда, так ни разу и не полетел с космонавтами, привод стыковочных механизмов был пневматическим, воздух для него хранился в нескольких 36-литровых шар-баллонах из титана с рабочим давлением 330 атмосфер. Каждый такой баллон весил 19 килограммов. Это почти впятеро легче, чем стандартный сварочный баллон такой же вместимости, но рассчитанный на вдвое меньшее давление!