Materials compostos en estructura d’avions

Els materials compostos s’utilitzen àmpliament a la indústria aeronàutica i han permès als enginyers superar els obstacles que em van fer a l’hora d’utilitzar els materials de forma individual. Els materials que constitueixen conserven les seves identitats en els compòsits i, en cas contrari, no es combinen completament entre si. Junts, els materials creen un material "híbrid" que té propietats estructurals millorades. Els materials compostos habituals utilitzats en avions inclouen sistemes de fibra de vidre, fibra de carboni i matrius reforçades amb fibra o qualsevol combinació d’aquests.

De tots aquests materials, la fibra de vidre és el material compost més freqüent i s’ha utilitzat àmpliament als vaixells i automòbils en els anys cinquanta.

El material compost s’apropa a l’aviation

Segons l'Agència Federal d'Aviació, el material compost ha existit des de la Segona Guerra Mundial. Amb els anys, aquesta barreja única de material s'ha tornat cada vegada més popular i avui es pot trobar en molts tipus d’avions, així com en els planadors.Les estructures d’avions es componen normalment del 50 al 70 per cent del material compost.

La fibra de vidre va ser utilitzada per primera vegada a l'aviació per Boeing en el seu avió de passatgers durant els anys 50. Quan Boeing va llançar el seu nou Dreamliner 787 el 2012, es van glorificar que l’avió era un material compost del 50 per cent. Els avions nous de la línia actual gairebé tots incorporen algun tipus de material compost als seus dissenys.

Tot i que els compòsits continuen utilitzant-se amb molta freqüència a la indústria aeronàutica a causa dels seus nombrosos avantatges, alguns diuen que aquests materials també suposen un risc per a la seguretat a l'aviació. A continuació, equilibrem les escales i pesem els avantatges i inconvenients d’aquest material.

Avantatges

La reducció de pes és l’avantatge més gran de l’ús de materials compostos i és el factor clau per utilitzar-lo en l’estructura de l’avió. Els sistemes de matriu reforçada amb fibra són més forts que l'alumini tradicional que es troben en la majoria dels avions i proporcionen una superfície llisa i augmenten l'eficiència del combustible, cosa que suposa un gran benefici.

A més, els materials compostos no es corroixen tan fàcilment com altres tipus d’estructures. No es trenquen amb la fatiga del metall i es mantenen bé en entorns flexibles estructurals. Els dissenys compostos també duren més que l'alumini, cosa que significa menys costos de manteniment i reparació.

Desavantatges

Com que els materials compostos no es trenquen fàcilment, això fa que sigui difícil saber si l’estructura interior s’ha danyat i això, per descomptat, és l’únic desavantatge d’utilitzar el material compost. En canvi, a causa de les inclinacions d’alumini i de les seves abelles, és fàcil detectar danys estructurals. A més, les reparacions poden ser molt més difícils quan es danya una superfície composta, que finalment esdevé costosa.

A més, la resina usada en materials compostos es debilita a temperatures tan baixes com a 150 graus, cosa que fa important que aquestes aeronaus prenguin precaucions addicionals per evitar incendis. Els incendis amb materials compostos poden alliberar fums tòxics i micro-partícules a l'aire, causant riscos per a la salut. Les temperatures superiors a 300 graus poden provocar un fracàs estructural.

Finalment, els materials compostos poden ser cars, encara que es pot argumentar que els alts costos inicials solen compensar-se amb l'estalvi de costos a llarg termini.