एयरोस्पेस उद्योग में टाइटेनियम का अनुप्रयोग मुख्य रूप से कम घनत्व, उच्च शक्ति, उच्च तापमान प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध जैसे गुणों का लाभ उठाता है। एयरोस्पेस में इसके उपयोग का उद्देश्य लॉन्च वजन को कम करना, रेंज बढ़ाना और लागत बचाना है, जिससे यह क्षेत्र में अत्यधिक मांग वाली सामग्री बन जाती है। टाइटेनियम को रॉकेट, मिसाइल और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में दबाव वाहिकाओं, ईंधन टैंक, रॉकेट इंजन आवरण, रॉकेट नोजल लाइनर, उपग्रह गोले, मानवयुक्त अंतरिक्ष यान केबिन (त्वचा और संरचनात्मक कंकाल), लैंडिंग गियर, चंद्र मॉड्यूल और प्रणोदन प्रणाली के रूप में नियोजित किया जा सकता है।
यूएस प्रथम चरण रॉकेट इंजन के शेल के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री Ti-6Al-4V मिश्र धातु है। इस मिश्र धातु का उपयोग बड़े बेलनाकार तरल रॉकेट टैंकों के साथ-साथ अंतरमहाद्वीपीय बैलिस्टिक मिसाइलों और "मिनुटमैन" मिसाइल के लिए गोलाकार और अण्डाकार इंजन आवरणों में भी किया जाता है।
दूसरी ओर, Ti{4}}6Al-4V ELI और Ti-5Al-2.5Sn ELI मिश्रधातुओं में अंतरालीय तत्वों, विशेष रूप से ऑक्सीजन की कम सामग्री के कारण, इन मिश्रधातुओं का उपयोग अति-निम्न तापमान पर किया जा सकता है। नतीजतन, उनका उपयोग रॉकेट और मिसाइलों में तरल हाइड्रोजन कंटेनरों, "बुध" और "मिथुन" अंतरिक्ष यान के सीलबंद डिब्बों के साथ-साथ "अपोलो" अंतरिक्ष यान के प्राथमिक संरचनात्मक घटकों के लिए किया जाता है जो सफलतापूर्वक चंद्रमा पर उतरे थे।
औद्योगिक शुद्ध टाइटेनियम, Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2.5Sn, Ti-6Al-4V ELI, और Ti-5Al-2.5Sn ELI के अलावा, एयरोस्पेस उद्योग Ti-7Al-4Mo, Ti-3Al-2.5V, Ti-13V-11Cr-3Al, Ti-15-3Cr-3Sn-3Al, और का भी उपयोग करता है। टीआई/बी-अल मिश्रित सामग्री।
स्पेस शटल, दुनिया का पहला पुन: प्रयोज्य मानव अंतरिक्ष यान, 1972 में विकसित किया गया था और 1981 में अपनी पहली सफल उड़ान हासिल की थी। अंतरिक्ष यान में एक छोटा पंखों वाला विमान, 47 मीटर लंबा बाहरी ईंधन टैंक और कुल 500 टन के दो ठोस ईंधन रॉकेट बूस्टर शामिल हैं।
कक्षीय अंतरिक्ष यान की लंबाई 37 मीटर है और इसका वजन लगभग 68 टन है, आयाम लगभग जेट परिवहन विमान डीसी-9 के बराबर है। यह अब तक का सबसे बड़ा मानवयुक्त अंतरिक्ष यान है, जिसकी लंबाई 18 मीटर और व्यास 5 मीटर है, जो पृथ्वी की कक्षा में 29.5 टन कार्गो पहुंचाने में सक्षम है। एक रॉकेट की तरह, इसे लॉन्च किया जा सकता है और, एक अंतरिक्ष यान की तरह, 1,000 किलोमीटर की अधिकतम ऊंचाई तक कक्षाओं में उड़ान भरी जा सकती है। वायुमंडलीय खिंचाव के अभाव में, यह एक विमान की तरह सरक सकता है और उतर सकता है। अनिवार्य रूप से एक अंतरिक्ष परिवहन जहाज, इसकी उपयोगिता का मूल्यांकन करने के लिए प्रमुख मैट्रिक्स में से एक पृथ्वी और पृथ्वी की कक्षा के बीच माल परिवहन के लिए प्रभावी पेलोड क्षमता है। इस प्रभावी पेलोड को अधिकतम करने के लिए, टाइटेनियम मिश्र धातु एयरोस्पेस वाहन घटकों के लिए एक महत्वपूर्ण सामग्री बन गई है। कक्षीय अंतरिक्ष यान को 100 उड़ानों के सेवा जीवन के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें प्रत्येक मिशन अंतरिक्ष में 7 से 30 दिनों तक चलता है। चूंकि यह मानवयुक्त है, इसलिए इसे अंतरिक्ष की कठोर परिस्थितियों (वैक्यूम, कक्षा में अत्यधिक तापमान परिवर्तन और वायुमंडलीय पुन: प्रवेश के दौरान हीटिंग) का सामना करने और पुन: प्रयोज्य होने के लिए इंजीनियर किया गया है।
1. उच्च दबाव वाला कंटेनर
टाइटेनियम मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि वे अंतरिक्ष यान की परिक्रमा करने वाले वाहनों के कुल वजन को कम कर सकते हैं। टाइटेनियम का प्राथमिक अनुप्रयोग आवश्यक ईंधन और गैसों के भंडारण के लिए उच्च दबाव वाले कंटेनरों में होता है। नासा के जेमिनी और अपोलो अंतरिक्ष यान कार्यक्रमों के लिए हल्के टाइटेनियम मिश्र धातु कंटेनरों को सफलतापूर्वक विकसित किया गया था, जिसमें Ti{8}}6Al-4V मिश्रधातु का उपयोग किया गया था। अपोलो अंतरिक्ष यान पर टाइटेनियम दबाव वाहिकाओं ने अभ्यास में 1.5 का एक अभूतपूर्व सुरक्षा कारक नियोजित किया था, जबकि पिछले डिजाइनों में लगभग 4 का सुरक्षा कारक उपयोग किया गया था। कक्षीय अंतरिक्ष यान के लिए उच्च दबाव भंडारण कंटेनरों के वजन को और कम करने के लिए, पतली दीवार वाले टाइटेनियम की सतहों पर ट्वारोन फाइबर (ड्यूपॉन्ट द्वारा निर्मित एक सुगंधित कार्बनिक फाइबर) के अनुप्रयोग को शामिल करते हुए एक विधि अपनाई गई थी। कंटेनर. इन कंटेनरों का उपयोग संपीड़ित गैसों के भंडारण के लिए किया जाता है। "रेंजर" उपग्रह और उसके बूस्टर ने कुल 14 टाइटेनियम कंटेनरों का उपयोग किया, जिसके परिणामस्वरूप 27 किलोग्राम वजन कम हुआ।
तरल प्रणोदक के भंडारण के लिए दबाव वाहिकाएँ। अपोलो अंतरिक्ष यान में लगभग 50 दबाव वाहिकाओं का उपयोग किया गया था, जिनमें से 85% टाइटेनियम से बने थे। टाइटेनियम मिश्र धातु प्रणोदक टैंकों पर स्विच करने के बाद, जे -2एस ऊपरी-चरण इंजन के वजन में 35% की कमी देखी गई।
2. इंजन आवरण
एक ठोस ईंधन रॉकेट इंजन का आवरण। मिनुटमैन अंतरमहाद्वीपीय मिसाइल के दूसरे चरण के रॉकेट इंजन में Ti64 मिश्र धातु का उपयोग किया गया है, जिससे वजन 30% से 40% तक कम हो जाता है।
तरल ईंधन वाला अग्निरोधक इंजन आवरण। अपोलो लूनर मॉड्यूल डिसेंट इंजन दहन कक्ष का दबाव - वहन शेल Ti64 मिश्र धातु से बना है।
3. विभिन्न संरचनात्मक घटक
विभिन्न संरचनात्मक घटकों में टाइटेनियम मिश्र धातुओं का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। "मर्करी" अंतरिक्ष यान का दबाव केबिन मुख्य रूप से टाइटेनियम से बना था, जो केबिन के वजन का 80% था। "जेमिनी" अंतरिक्ष यान ने 570 किलोग्राम टाइटेनियम घटकों के साथ सात ग्रेड के टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया, जो संरचनात्मक वजन का 84% प्रतिनिधित्व करता है। "अपोलो" अंतरिक्ष यान में, ब्रैकेट, फिक्स्चर और फास्टनर सभी टाइटेनियम से बने थे, कुल मिलाकर 68 टन टाइटेनियम सामग्री थी।
4. हाइड्रोलिक पाइपिंग
अंतरिक्ष शटल की ईंधन लाइन पाइपिंग Ti-3Al-2.5V मिश्र धातु का उपयोग करके सीमलेस ट्यूबों से बनी है। इस मिश्र धातु को अपनाने से वजन 40% से अधिक कम हो जाता है। थकान फ्रैक्चर की संवेदनशीलता को कम करने और सिस्टम के परिचालन जीवनकाल को बढ़ाने के लिए, विभिन्न पाइपों की असेंबली में स्वचालित हाइड्रोफॉर्मिंग का उपयोग किया जाता है।
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