关于钛合金和铝合金制作发动机外壳的观点(固)
小葱碎片2024/02/06原创 喷气推进 IP:湖南
中文摘要
钛合金
铝合金
发动机错误使用
发动机材质推荐
关键词
发动机材质选择钛合金铝合金

     在火箭圈玩了这么多年,让我感到疑惑的是,为什么常用的发动机使用铝合金,而不使用强度更高的钛合金?

常见的发动机外壳选择为6061t5型铝合金。

而生活中常见的铝合金有6063、6061t5型、7075t5型、7075t6型

常见的钛合金有ta 2 、tc 4 、Gr 1

查询资料得到上述种类合金的强度

7075t6

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7075t5

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6061t5

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Ta2

Screenshot_20240206_125552_edit_546887578329516.jpg

Tc4

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Gr1

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6063

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密度总结

铝合金


6063
2.7克每立方厘米





6061t5
2.7克每立方厘米





7075t5
2.81克每立方厘米





7075t6
2.83克每立方厘米





钛合金  成本  密度



TA2
80元每千克

4.54克每立方厘米



Tc4
100元每千克

4.43克每立方厘米



Gr1
103元每千克

4.51克每立方厘米





发动机的用途1:燃料稳定性测试

                         2:搭载火箭升空


根据用途可以得知,发动机的要求是在保证强度的同时,又需要保证轻,而且如果搭载在探空火箭内,又需考虑到热导率,如果热导率过高,可能会导致损伤一些3d打印零件和电子元件。


合金型号热导率
钛合金Ta26.86瓦每米每开
钛合金Tc47.955瓦每米每开
钛合金Gr115.24瓦每米每开
铝合金6063166瓦每米每开
铝合金6061t5155瓦每米每开
铝合金7075t5173瓦每米每开
铝合金7075t6204瓦每米每开

数据可能会有波动

由数据可得知,在抗拉强度中。

钛合金中tc 4的强度最高900Mpa

铝合金中7075t5型铝合金强度最高524Mpa

价格举例:

长15厘米外径30内径26管材

Tc4:50Rmb/根    7075t5:10Rmb/根

价格相差十倍,可是以7075t五型铝合金的抗拉强度,面对大部分燃料早已经是绰绰余


   所以,为测试燃料稳定性,廉价的材料选择为7075t五型铝合金

根据密度数据可得知

钛合金中Tc4最轻4.43克每立方厘米

铝合金中6061t5和6063最轻都为2.7克每立方厘米

考虑到抗拉强度,所以铝合金中强度与轻度最优的选择6061t5

价格对比举例:

长15厘米内径26外径30管材

Tc 4:50Rmb/根

6061t5:6Rmb/根

价格上Tc4比6061t5贵了10倍有余

密度上tc 4比6061t5重了约两倍

虽说抗拉强度6061t5不及tc 4可面对常规燃料已足够

面对当下的120米限高,在探空火箭上很少会采用a p(获取困难)基等高能燃料,通常以knsb为主要燃料

所以得出结论

1:在航天模型爱好者中,以6061t五型铝合金制成发动机外壁是最为廉价的,安全性能也是可靠的

   2:在测试及验证燃料稳定性时可以选用7075t5型铝合金制成发动机,这样可以在廉价的同时即保证安全性。

    3:钛合金发动机不流行的原因成本高,加工困难(部分业余爱好者选择铝型材的原因是使用电钻可以自己加工从而节省成本而钛合金的加工设备比铝合金高的多),重(同规格的发动机钛合金比铝合金重了约两倍)

    4:所以说钛合金强度等多方面优于铝合金,可在成本及加工难度上还是铝合金最好并且在同等价位下的发动机铝合金的抗造程度更强

  虽说发动机材质抗压程度高,但不代表发动机安全性能高,要从气密性及固定方式等多方面考虑并且也劝诫大家不要为了廉价选择劣质材质当发动机如中二水管机,虽说是用钢制成,可是并未考虑到火箭爱好者的使用场景。

   另外,奉劝大家发动机性能再好也不要错误使用:

  1:使用粉压燃料和被禁止燃料(燃料机械强度过低容易碎裂)

   2:胡乱配置燃料并使用打火机引燃(可能发生意外撤退距离不够)

    3:隔热层使用不当


[修改于 9个月19天前 - 2024/02/06 18:59:18]

来自:航空航天 / 喷气推进动手实践:社会实践严肃内容:专业科普
11
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~~空空如也
小葱碎片 作者
9个月19天前 IP:湖南
929111

补充一下钛合金抗压过渗。在小型机子上体现不出来,虽然说可以靠做薄来满足成本问题,可是呢,在发动机的同时要考虑到固定方式,所以呢,小机子上用钛合金纯属有钱,而大金属机子,所以说钛的优势出来了,可是呢,考虑到巨额成本不如加厚铝合金,强度也可以达到标准,所以在发动机上使用钛合金基本上就是吃饱了没事干

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