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 повы-шающие 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.
Американские инженеры имели в своем распоряжении более прочные алюминиевые сплавы, содержащие до десятка разных компонентов. В конструкции часто приходится полагаться не на среднюю прочность, а на минимальную, или гарантированную, которая у наших сплавов могла быть заметно ниже средней.
В последней четверти XX века прогресс в металлургии привел к появле-нию алюминий-литиевыхсплавов. Если до этого добавки в алюминий бы-ли направлены только на увеличение прочности, то литий позволял сде-лать сплав заметно более легким. Из алюминий-литиевого сплава были сделаны баки «Шаттлов».
Наконец, самый экзотический материал на основе алюминия-боралюми-ниевый композит, где алюминию отведена та же роль, что и эпоксидной смоле в стеклопластике: он удерживает вместе высокопрочные волокна бора. Тем не менее как тогда, так и сейчас алюминий-металл No1 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 примене-нию металл в ракетах. Везде, где нагрузка не распределена по большой конструкции, а сосредоточена в точке или нескольких точках, сталь выиг-рывает 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 вы-играла у алюминиевой, многое пришлось радикально изменить. 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 дол-гая история, а блок Centaur летает и по сей день. У «Фау-2», между про-чим, корпус тоже был стальным.

Медь.

Основной металл электро и тепловой техники. Ну разве не странно? До-вольно тяжелый, не слишком прочный, по сравнению со сталью легко-плавкий, мягкий, по сравнению с алюминием-дорогой, но тем не менее не заменимый 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 за одно 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 со-ставной-наружная, стальная, держит механические нагрузки, а внутренняя, медная, принимает на себя тепло. Красивый «медный» цвет сопел двигателей Р-7 хорошо виден на всех фотографиях и в телерепортажах о вывозе ракет на старт.

Серебро.

Драгоценный металл, известный человечеству с древности. Металл, без которого не обойтись ни где. 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 дру-гих 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, суще-ственно более долгой, чему меди или железа. Главным недостатком этого металла была дороговизна, из-за чего его всегда приходилось расходо-вать экономно, точнее, разумно – так, как требовало очередное примене-ние, 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.
Со времен ГИРДа и до сих пор единственным способом соединения частей камеры сгорания ракетных двигателей остается пайка серебряными при-поями в вакуумной печи или в инертном газе.
Попытки найти припои без использования серебра, для этой цели, ни к че-му 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.

Титан.

Вопреки широко распространенному мнению, титан не очень широко при-меняется 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 кислоро-дом 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, воз-дух для него хранился в нескольких 36- литровых шар-баллонах из титана с рабочим давлением 330 атмосфер. Каждый такой баллон весил 19 кило-граммов. Это почти в пятеро легче, чем стандартный сварочный баллон такой же вместимости, но рассчитанный на в двое меньшее давление!