Materiali compositi in struttura aeronautica

I materiali compositi sono ampiamente usati nell'industria aeronautica e hanno permesso agli ingegneri di superare gli ostacoli che sono stati a me quando usano i materiali individualmente. I materiali costitutivi mantengono la loro identità nei compositi e non si fondono completamente tra loro. Insieme, i materiali creano un materiale "ibrido" che ha migliorato le proprietà strutturali. I materiali compositi comuni utilizzati su aeroplani includono fibre di vetro, fibra di carbonio e sistemi a matrice rinforzata in fibra o qualsiasi combinazione di uno qualsiasi di questi.

Di tutti questi materiali, la fibra di vetro è il materiale composito più comune ed è stato ampiamente usato in barche e automobili negli anni '50.

Materiale composito si pone in aviazione

Secondo l'agenzia federale dell'aviazione, il materiale composito è stato in giro dopo la seconda guerra mondiale. Nel corso degli anni, questa miscela unica di materiale è diventata sempre più popolare, e oggi si può trovare in molti diversi tipi di aerei, così come gli alianti. Le strutture aeree sono generalmente costituite da un materiale composito da 50 a 70 per cento.

La fibra di vetro è stata usata per primi nell'aviazione da Boeing nel suo jet privato negli anni '50. Quando Boeing ha aperto il suo nuovo 787 Dreamliner nel 2012, ha vantato che l'aereo era il materiale composito del 50%. Nuovi aeromobili che si allontanano dalla linea oggi quasi tutti incorporano qualche tipo di materiale composito nei loro disegni.

Anche se i compositi continuano ad essere usati con grande frequenza nell'industria aeronautica a causa dei loro numerosi vantaggi, alcuni sostengono che questi materiali costituiscono anche un rischio di sicurezza per l'aviazione.

Sotto, bilanciamo le bilance e misuriamo i vantaggi e gli svantaggi di questo materiale.

Vantaggi

La riduzione del peso è il più grande vantaggio dell'utilizzo dei materiali compositi ed è il fattore chiave per l'utilizzo nella struttura aeronautica. I sistemi a matrice di fibre rinforzati sono più forti dell'alluminio tradizionale presente sulla maggior parte degli aeromobili e forniscono una superficie liscia e aumentano l'efficienza dei carburanti, un enorme vantaggio.

Inoltre, i materiali compositi non corrodono facilmente come altri tipi di strutture. Non si fanno da affaticamento metallico e si mantengono bene negli ambienti di flessione strutturale. Anche i disegni compositi durano più a lungo dell'alluminio, il che significa meno costi di manutenzione e riparazione.

Svantaggi

Poiché i materiali compositi non si rompono facilmente, ciò rende difficile dire se la struttura interna è stata danneggiata, e naturalmente questo è il più svantaggioso per l'utilizzo del materiale composito. Al contrario, a causa delle piegature di alluminio e delle goccioline facilmente, è molto facile rilevare danni strutturali. Inoltre, le riparazioni possono essere molto più difficili quando una superficie composita è danneggiata, che in ultima analisi diventa costosa.

Inoltre, la resina utilizzata nel materiale composito si indebolisce a temperature inferiori a 150 gradi, rendendo importante che questi aeromobili prendano ulteriori precauzioni per evitare incendi. Gli incendi coinvolti con materiali compositi possono emettere aria e microrganismi tossici nell'aria, causando rischi per la salute. Le temperature superiori a 300 gradi possono causare guasti strutturali.

Infine, i materiali compositi possono essere costosi, anche se si può sostenere che gli elevati costi iniziali sono in genere compensati dai risparmi di costi a lungo termine.