Co obxectivo de que haxa menos resistencia ás forzas gravitacionais, os materiais utilizados para a construción de aeronaves deben ser moi liviáns, pero tamén teñen que cumprir con outros requisitos: ter unha alta resistencia específica e soportar cambios de temperaturas (frío e calor), corrosión e agretamento.
Nos seus primeiros días, os avións construíronse utilizando madeira e tecidos, pero estes materiais estaban suxeitos a unha rápida deterioración e a un alto custo de alto mantemento. Alí comezou a busca de mellores materiais. Na actualidade estes enormes aparatos fabrícanse con metais lixeiros como o aluminio, o aceiro e o titanio.
¿Que se emprega na actualidade?
O aluminio utilízase debido á súa baixa densidade (2,7 g / cm3), ás súas propiedades de alta resistencia, a que posúe unha boa condutividade térmica e eléctrica, eficacia tecnolóxica e alta resistencia á corrosión. Pero debido a que pode diminuír a súa resistencia a altas temperaturas, non se emprega na superficie externa dun avión.
O aceiro é unha aliaxe de ferro e carbono e pode ser tres veces máis forte, pero máis pesado, que o aluminio. Polo xeral emprégase na construción dos trens de aterraxe debido á súa resistencia e dureza e na capa máis externa das aeronaves pola súa alta resistencia á calor.
O titanio e as súas aliaxes utilízanse comunmente nas aeronaves debido a que as súas propiedades de resistencia á deformación, ás temperaturas e á corrosión son superiores ás do aceiro e o aluminio, a pesar de ser máis caro e emprégase en conxuntos de paneis, turbinas, alas xiratorias, nos sistemas hidráulicos, etc.
Outro tipo de materiais que tamén se elixen son os chamados compostos (con base de diferentes tipos de resinas) grazas á súa alta resistencia á tracción e á compresión, o seu baixo peso e a súa calidade de non corrosivos.
Estes melloran a eficiencia do combustible e o rendemento da aeronave e diminúen os custos directos, tanto na construción como no mantemento. O máis común é a fibra de vidro sobre unha matriz de resina.
As desvantaxes do uso deste tipo de materiais é que se hai unha avaría, a reparación debe ser inmediata e os seus custos adoitan ser moi altos e que en caso de incendio, as resinas despiden gases altamente tóxicos.
Futuros materiais
O magnesio foi gañando popularidade debido aos novos desenvolvementos con respecto ás súas propiedades, xa que é un metal lixeiro e de gran maleabilidade, pero de baixa resistencia á corrosión e alta inflamabilidade.
Varios estudos de investigación avanzaron no desenvolvemento de aliaxes de magnesio que poden cumprir cos requisitos de inflamabilidade, de corrosión e de normativa aeroespacial e lograron levantar a prohibición do uso de magnesio; grazas ao seu baixo peso, alta resistencia e ductilidade, as aliaxes de magnesio melloran a eficiencia das aeronaves.
Os laminados de fibra de metal (FML) teñen alta resistencia, baixa densidade e alto módulo de elasticidade con tenacidade mellorada, resistencia á corrosión e ao lume e soporte contra a fatiga dos materiais, ademais de pesar moito menos que outras estruturas metálicas.
Para construír un compoñente con FML a cantidade de material sempre é menor que se llo fixese cos elementos “convencionais”, co cal se logra que o custo na construción e mantemento de aeronaves se reduza drasticamente.
Outros materiais que poden mellorar o rendemento e reducir o custo de fabricación de avións son o aluminio reforzado e os compostos de matriz cerámica (CMC).
O primeiro ten un 25% máis de resistencia á tracción que as aliaxes de aluminio de alta resistencia, soporta mellor a fatiga, é máis duro e como o seu peso especifico é menor diminuirá o peso da aeronave e reducirá o consumo de combustible.
Os CMC teñen unha resistencia a temperaturas superior á doutros materiais. A súa utilización en CFM LEAP (motor turboventilador de alta derivación) reduciu o consumo de combustibles ata nun 16%.
Nanomateriais ao poder
Boeing ten intencións de empregar un novo produto chamado Microlattice que se inspirou na estrutura dos ósos humanos e está composto por tubos ocos interconectados, cada un dos cales ten unha parede que resulta 1000 veces máis fina que un cabelo humano.
Sosteñen que é tan resistente, que se se envolvese un ovo cru no devandito material, resistiría unha caída dende 25 pisos envolto no material, ao tempo que aseguran que é a estrutura de metal máis lixeira do mundo por que é oca nun 99,99%.
As láminas do tipo “nanohíbrido adaptativo” (NAHF-X) teñen boas propiedades estruturais, eléctricas e térmicas e incorpóranse doadamente a unha base de resina, polo que poden producirse como follas continuas e adaptar os tamaños ás necesidades construtivas.
Estas láminas xa están sendo utilizadas en pequenos vehículos aéreos non tripulados (UAV) xa que se reduce drasticamente o peso e a NAHF-X serve para fabricar os sistemas de enerxía, os de comunicacións e os sensores da aeronave.
Unha reflexión final
Tanto no campo da nanotecnoloxía como nos demais materiais estase a traballar en firme para conseguir elementos construtivos que sexan cada vez máis resistentes e á vez eleven os índices de seguridade das naves.
A idea é ter no futuro aeronaves máis baratas, cun menor custo de mantemento e que consuman pouco combustible (que é un alto emisor de gases tóxicos e de efecto invernadoiro) e polo tanto sexan máis ecolóxicas.
(Fonte: Ecoticias)