Los materiales compuestos se han convertido en materiales ideales para la fabricación de aeronaves de baja altitud debido a su ligereza, alta resistencia, resistencia a la corrosión y plasticidad. En esta era de la economía de baja altitud que busca la eficiencia, la duración de la batería y la protección del medio ambiente, el uso de materiales compuestos no solo afecta el rendimiento y la seguridad de las aeronaves, sino que también es clave para promover el desarrollo de toda la industria.
fibra de carbonomaterial compuesto
Gracias a su ligereza, alta resistencia, resistencia a la corrosión y otras características, la fibra de carbono se ha convertido en un material ideal para la fabricación de aeronaves de baja altitud. No solo reduce el peso de las aeronaves, sino que también mejora el rendimiento y la rentabilidad, convirtiéndose en un sustituto eficaz de los materiales metálicos tradicionales. Más del 90 % de los materiales compuestos en los vehículos aéreos no tripulados son de fibra de carbono, y el 10 % restante es de fibra de vidrio. En las aeronaves eVTOL, la fibra de carbono se utiliza ampliamente en componentes estructurales y sistemas de propulsión, representando entre el 75 % y el 80 %, mientras que las aplicaciones internas, como vigas y estructuras de asientos, representan entre el 12 % y el 14 %, y los sistemas de baterías y equipos de aviónica, entre el 8 % y el 12 %.
Fibramaterial compuesto de vidrio
El plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV), gracias a su resistencia a la corrosión, a altas y bajas temperaturas, a la radiación, a la llama y al envejecimiento, desempeña un papel fundamental en la fabricación de aeronaves de baja altitud, como los drones. El uso de este material contribuye a reducir el peso de la aeronave, aumentar la carga útil, ahorrar energía y lograr un diseño exterior atractivo. Por consiguiente, el PRFV se ha convertido en uno de los materiales clave en la industria aeroespacial de baja altitud.
En el proceso de producción de aeronaves de baja altitud, la tela de fibra de vidrio se utiliza ampliamente en la fabricación de componentes estructurales clave como fuselajes, alas y colas. Sus características de ligereza ayudan a mejorar la eficiencia de crucero de la aeronave y proporcionan mayor resistencia y estabilidad estructural.
Para componentes que requieren una excelente permeabilidad a las ondas, como radomos y carenados, se suelen utilizar materiales compuestos de fibra de vidrio. Por ejemplo, los UAV de gran altitud y largo alcance, como el UAV RQ-4 "Global Hawk" de la Fuerza Aérea de EE. UU., utilizan materiales compuestos de fibra de carbono para sus alas, cola, compartimento del motor y fuselaje trasero, mientras que el radomo y el carenado están fabricados con materiales compuestos de fibra de vidrio para garantizar una transmisión de señal clara.
La tela de fibra de vidrio se puede utilizar para fabricar carenados y ventanas de aeronaves, lo que no solo mejora la apariencia y la estética de la aeronave, sino que también aumenta la comodidad del vuelo. De manera similar, en el diseño de satélites, la tela de fibra de vidrio también se puede utilizar para construir la estructura de la superficie exterior de los paneles solares y las antenas, mejorando así la apariencia y la fiabilidad funcional de los satélites.
fibra de aramidamaterial compuesto
El núcleo de nido de abeja de papel de aramida, diseñado con la estructura hexagonal de un panal natural biónico, goza de gran prestigio por su excelente resistencia, rigidez y estabilidad estructural. Además, este material presenta buenas propiedades de aislamiento acústico y térmico, así como resistencia al fuego, y genera muy poco humo y toxicidad durante la combustión. Estas características lo convierten en un material idóneo para aplicaciones de alta gama en la industria aeroespacial y el transporte de alta velocidad.
Aunque el coste del material del núcleo de nido de abeja de papel de aramida es más elevado, a menudo se selecciona como material ligero clave para equipos de alta gama como aeronaves, misiles y satélites, especialmente en la fabricación de componentes estructurales que requieren permeabilidad de onda de banda ancha y alta rigidez.
Beneficios de ligereza
Como material estructural clave del fuselaje, el papel de aramida desempeña un papel vital en las principales aeronaves económicas de baja altitud, como los eVTOL, especialmente como capa sándwich de nido de abeja de fibra de carbono.
En el campo de los vehículos aéreos no tripulados, el material de nido de abeja Nomex (papel de aramida) también se utiliza ampliamente; se emplea en la estructura del fuselaje, el revestimiento de las alas, el borde de ataque y otras partes.
Otromateriales compuestos tipo sándwich
Las aeronaves de baja altitud, como los vehículos aéreos no tripulados, además de utilizar materiales reforzados como fibra de carbono, fibra de vidrio y fibra de aramida en el proceso de fabricación, también utilizan ampliamente materiales estructurales tipo sándwich como panal de abeja, película, plástico espumado y pegamento de espuma.
En la selección de materiales para paneles sándwich, se utilizan comúnmente paneles sándwich de nido de abeja (como nido de abeja de papel, nido de abeja Nomex, etc.), paneles sándwich de madera (como abedul, paulownia, pino, tilo, etc.) y paneles sándwich de espuma (como poliuretano, cloruro de polivinilo, espuma de poliestireno, etc.).
La estructura de sándwich de espuma se ha utilizado ampliamente en la estructura de fuselajes de vehículos aéreos no tripulados (UAV) debido a sus características impermeables y de flotación, así como a las ventajas tecnológicas de poder rellenar las cavidades de la estructura interna del ala y del estabilizador vertical en su conjunto.
En el diseño de vehículos aéreos no tripulados (VANT) de baja velocidad, las estructuras sándwich de nido de abeja se utilizan habitualmente para piezas con bajos requisitos de resistencia, formas regulares, grandes superficies curvas y fácil disposición, como las superficies estabilizadoras del ala delantera, la cola vertical y las alas. Para piezas con formas complejas y pequeñas superficies curvas, como las superficies del elevador, el timón y los alerones, se prefieren las estructuras sándwich de espuma. Para estructuras sándwich que requieren mayor resistencia, se pueden seleccionar estructuras sándwich de madera. Para aquellas piezas que requieren tanto alta resistencia como alta rigidez, como el revestimiento del fuselaje, las vigas en T y las vigas en L, se suele utilizar la estructura laminada. La fabricación de estos componentes requiere preformado y, según los requisitos de rigidez en el plano, resistencia a la flexión, rigidez torsional y resistencia, se seleccionan la fibra de refuerzo, el material de la matriz, el contenido de fibra y el laminado adecuados, se diseñan diferentes ángulos de colocación, capas y secuencias de colocación, y se curan mediante diferentes temperaturas y presiones de calentamiento.
Fecha de publicación: 22 de noviembre de 2024
