የብረት ማኅተሞች ለኤሮስፔስ፡ በጽንፈኛ አካባቢ ውስጥ ጠባቂዎች

በወሳኝ የኤሮስፔስ ሲስተም - ሮኬት ሞተሮች፣ የአመለካከት መቆጣጠሪያ ቫልቮች እና የቦታ ጣቢያ ሞጁሎች - የብረት ማኅተሞች ሶስት ወሳኝ ተግባራትን ያከናውናሉ፡ክሪዮጅኒክ ፕሮፔላተሮችን (-269°C ፈሳሽ ሂሊየም) የያዘ፣ የካቢን ግፊትን በመጠበቅ እና የጠፈር ቅንጣትን መከልከል. የእነሱ አስተማማኝነት በቀጥታ የተልእኮ ስኬት እና የሰራተኞች ደህንነትን ይወስናል፣ ከጥገና ነፃ የሆነ አፈጻጸም በአስቸጋሪ ሁኔታዎች ውስጥ ይፈልጋልፈጣን ሽግግር ከ 3000 ° ሴ ነበልባል ወደ -269 ° ሴ ክሪዮጂኒክስ ፣ ኃይለኛ ጨረር (> 10 ⁶ ራድ / በዓመት በጂኦ) ፣ ማይክሮግራቪቲ እና ከፍተኛ-ድግግሞሽ ንዝረት።. ይህ ትንተና የኤሮስፔስ ብረት ማህተሞችን በአራት ልኬቶች ይመረምራል-ቁሳቁሶች ፣ መዋቅራዊ መካኒኮች ፣ የቦታ ማረጋገጫ እና አዳዲስ አዝማሚያዎች።

.I. እጅግ በጣም ተግዳሮቶች እና የአፈጻጸም መለኪያዎች.

.አራት የመጨረሻ ፈተናዎች:

1. .የሙቀት ብስክሌት: -183 ℃ (LOX ታንክ) ↔ 3000℃ (የቃጠሎ ክፍል) መጨናነቅን ያስከትላል
2. .የግፊት ድንጋጤዎች: 0→35MPa በ 10ms (thruster valves) ማይክሮ-ተንሸራታች መፍሰስን የሚፈጥር
3. .የጨረር መበላሸት: > 10⁶ ራድ/ዓመት ቅንጣት ፈንጂ እርጅናን የሚያፋጥን
4. .የሚበላሹ ሚዲያየኢንተርግራንላር ዝገትን የሚቀሰቅሱ NTO/MMH bipropellants

.ቁልፍ ዝርዝሮች:

• የማፍሰሻ መጠን፡ ≤1×10⁻⁹ mbar·L/s (በ NASA-STD-5012 የሂሊየም ሙከራ)
• የአገልግሎት ህይወት፡>15 አመት (ሳተላይቶች) ወይም>1000 ዑደቶች (ተሽከርካሪዎችን ማስጀመር)
• የጅምላ ቅነሳ: ≥50% ከተለመዱት ማህተሞች ጋር

.II. የቁሳቁስ ስርዓቶች፡ የቦታ ማረጋገጫ ቅይጥ ማትሪክስ.

.ኮር alloys:

• .ኢንኮኔል 718: 100J ተጽእኖ ጥንካሬ በ -196℃፣ 620MPa@800℃ (LH₂ turbopumps)
• .ቲ-3አል-2.5 ቪ: Ductile በ -269 ℃፣ 480MPa@400℃ (ISS የኦክስጅን መስመሮች)
• .ሄንስ 242NTO/MMH ዝገት መቋቋም፣ 550MPa@800℃ (ግፊዎች)
• .ሞ-47ሬ: 420MPa@2000℃፣>100 ዲፒኤ የጨረር መቻቻል (መፍቻዎች)
• .Nb-1ዜር: 25% ማራዘም በ -269 ℃ ፣ 220MPa@1200 ℃ (የኑክሌር ግፊት)

.ተግባራዊ ሽፋኖች:

• .ጠንካራ ቅባቶች:
  • የወርቅ ንጣፍ (0.5-2μm): μ=0.1 በቫኩም ውስጥ, ቀዝቃዛ ብየዳ ይከላከላል.
  • Sb₂O₃-doped MoS₂: በ 350 ℃ ላይ በጨረር ጨረር ስር የተረጋጋ
• .ማገጃ ንብርብሮች:
  • Ion-plated አሉሚኒየም: 10 × ረዘም NTO የመቋቋም
  • በሌዘር የተሸፈነ ZrO₂/Y₂O₃፡ 3000℃ የጋዝ መሸርሸርን ይቋቋማል

.III. መዋቅራዊ ፈጠራ፡ ከመለጠጥ እስከ ቶፖሎጂ.

.የመሬት ምልክት ንድፎች:

• .አርጤምስ የጨረቃ ላንደርInconel 718 C-seal + Au/MoS₂ ቅልመት ሽፋን፣ <5N·m breakout torque በ -183℃ LOX ላይ ማሳካት (ተለምዶ>30N·m)
• .JWST ክሪኮለርበሌዘር ቴክስቸርድ Ti-3Al-2.5V ቤሎው፣የፍሳሽ መጠን <5×10⁻¹¹ mbar·L/s በ7ኬ

.IV. የጠፈር ማረጋገጫ ፕሮቶኮሎች.

.የሙከራ ሥርዓቶች:

• .የሙቀት ቫኩም ብስክሌት(ESA ECSS-Q-ST-70-04): -196↔150°C፣ 50 ዑደቶች፣ <10% የመንጠባጠብ ተንሸራታች
• .የዘፈቀደ ንዝረት(ናሳ-STD-7003)፡ 20-2000Hz፣ 20Grms፣ ባለ3-ዘንግ መዋቅራዊ ታማኝነት
• .ፕሮቶን ጨረር(ASTM E521)፡ 5ሜቪ፣ 10¹⁵ p/cm²፣> 85% የመሸከም አቅም ማቆየት
• .ደጋፊ መጋለጥ(MIL-STD-1522A)፡ 70℃ NTO/MMH ጥምቀት ×30 ቀናት፣ <1mg/cm² የጅምላ ኪሳራ

.የክትትል ቴክኖሎጂ:

• ባለአራት ኤምኤስ (Pfeiffer PrismaPro)፡ 10⁻¹³ ባር·ኤል/ ሰ
• ሮቦቲክ ሂሊየም አነጣጥሮ ተንሸራታች (ESA)፡ 0.1ሚሜ የሚፈስ አካባቢ
• የተከተተ FBG ዳሳሾች፡ የእውነተኛ ጊዜ የጭንቀት ክትትል (ISS hatch)

.V. የምህንድስና ደረጃዎች.

1. .SpaceX Raptorበሌዘር ቴክስቸርድ ሄይንስ 242 ሲ-ማኅተም የ<1×10⁻⁹ mbar·L/s መፍሰስ ከ50 ጊዜ በኋላ በLOX/CH₄ ብስክሌት መንዳት (-162↔-161℃፣ 300ባር) ይቀጥላል።
2. .ISS የመትከያ ስርዓትባለሁለት-ግፊት ሜታሊካል ኦ-rings በ<0.1Pa/ቀን ግፊት መበስበስ የ16-አመት ዜሮ-ማፍሰስ ስራን አሳክተዋል።
3. .Voyager RTGNb-alloy ቢላዋ-ጠርዝ ማኅተም + ZrO₂ TBC 1100 ℃ የመበስበስ ሙቀትን እና ማይክሮሜትሮችን ከ45 ዓመታት በላይ (22B ኪሜ) ይቋቋማል።

.VI. ብቅ ያሉ ድንበሮች.

1. .ብልጥ ቁሶች:
   • NiTiNb ቅርጽ-የማስታወሻ ቅይጥ: በራስ-ሰር የሚለብሱትን በ -100 ℃ ማካካስ
   • የማይክሮኤንካፕሰልድ GaInSn፡ በፈሳሽ ብረት ፍሰት ራስን የሚፈውስ ስንጥቆች
2. .ተጨማሪ ማምረት:
   • ቶፖሎጂ-የተመቻቹ ላቲስ: 40% የጅምላ ቅነሳ ከተመጣጣኝ ጥንካሬ ጋር
   • የግራዲየንት ደብሊውሲ-ኢንኮኔል አወቃቀሮች፡ 2000HV ጠንካራነት በበይነገሮች (LPBF-የተሰራ)

.ኢፒሎግ፡ የአቶሚክ-ልኬት ጠባቂነት.
ከአፖሎ ሜታሊካል ኦ-rings እስከ JWST's cryogenic ማኅተሞች፣ የኤሮስፔስ መታተም ታሪክ ይህንን ያሳያል።የሶስትዮሽ የቁስ ጂኖሚክስ ፣ መዋቅራዊ ቶፖሎጂ እና ከፍተኛ ማረጋገጫ:

• ቁሶችNb-alloys ድል -269 ℃ ductility; Mo-Re alloys 100 ዲፒኤ ጨረርን ይቋቋማሉ
• አወቃቀሮችየ C-seal ቅስቶች 3000MPa የግንኙነቶች ግፊት ያሳካሉ (ከቁሳዊ ገደቦች በላይ)
• ማረጋገጥ: 10⁻¹³ mbar·L/s መለየት ≈ ነጠላ ሂሊየም አቶም ከእግር ኳስ ሜዳ ማምለጫ መለየት

የወደፊት ተልእኮዎች ፊት ለፊትየጨረቃ አቧራ መፋቅ፣ የማርስ ጨው ጭጋግ እና የኑክሌር ለውጥ. ቀጣይ-ጂን ማህተሞች የኳንተም ሴንሲንግ ፍሰት ማሳያዎችን እና በ AI የሚመራ የቁስ ዲዛይን በማዋሃድ ለሰው ልጅ ጥልቅ ቦታ ፍለጋ የመጨረሻ ጥበቃ ይሆናል።