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 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 impulsar el desarrollo de toda la industria.
fibra de carbonomaterial compuesto
Debido 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 la aeronave, sino que también mejora el rendimiento y los beneficios económicos, convirtiéndose en un sustituto eficaz de los materiales metálicos tradicionales. Más del 90 % de los materiales compuestos en los vehículos aéreos son fibra de carbono, y el 10 % restante es 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 representan entre el 8 % y el 12 %.
Fibramaterial compuesto de vidrio
El plástico reforzado con fibra de vidrio (GFRP), gracias a su resistencia a la corrosión, a altas y bajas temperaturas, a la radiación, a la llama y a su resistencia al envejecimiento, desempeña un papel importante en la fabricación de aeronaves de baja altitud, como los drones. La aplicación de este material ayuda a reducir el peso de la aeronave, aumentar la carga útil, ahorrar energía y lograr un diseño exterior atractivo. Por lo tanto, el GFRP se ha convertido en uno de los materiales clave en la economía 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 los radomos y los carenados, se suelen utilizar materiales compuestos de fibra de vidrio. Por ejemplo, el UAV de gran altitud y largo alcance y el UAV RQ-4 "Global Hawk" de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos 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 hechos de 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 belleza del avión, 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 material de núcleo de nido de abeja de papel de aramida, diseñado con la estructura hexagonal de un panal natural biónico, es muy apreciado por su excelente resistencia específica, rigidez específica y estabilidad estructural. Además, este material posee buenas propiedades de aislamiento acústico y térmico, así como propiedades ignífugas, y genera muy poco humo y toxicidad durante la combustión. Estas características le permiten ocupar un lugar destacado en aplicaciones de alta gama en la industria aeroespacial y en medios de transporte de alta velocidad.
Aunque el coste del material de núcleo de panal de abeja de papel de aramida es más elevado, a menudo se elige como material ligero clave para equipos de alta gama, como aviones, misiles y satélites, especialmente en la fabricación de componentes estructurales que requieren una permeabilidad a las ondas de banda ancha y una alta rigidez.
Beneficios de la ligereza
Como material clave para la estructura 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 fibra de carbono con estructura de panal.
En el campo de los vehículos aéreos no tripulados, el material de nido de abeja Nomex (papel de aramida) también se utiliza ampliamente, concretamente 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 emplean ampliamente materiales estructurales tipo sándwich como panal de abeja, película, plástico espumado y pegamento para espuma.
En la selección de materiales para sándwiches, los más utilizados son los sándwiches de nido de abeja (como los de papel, Nomex, etc.), los sándwiches de madera (como los de abedul, paulownia, pino, tilo, etc.) y los sándwiches de espuma (como los de poliuretano, cloruro de polivinilo, espuma de poliestireno, etc.).
La estructura sándwich de espuma se ha utilizado ampliamente en la estructura de los fuselajes de los UAV debido a sus características impermeables y de flotabilidad, así como a las ventajas tecnológicas de poder rellenar las cavidades de la estructura interna del ala y del ala de cola en su conjunto.
Al diseñar UAVs de baja velocidad, las estructuras sándwich de panal se utilizan generalmente para piezas con bajos requisitos de resistencia, formas regulares, grandes superficies curvas y fácil disposición, como superficies estabilizadoras del ala delantera, superficies estabilizadoras de la cola vertical, superficies estabilizadoras del ala, etc. Para piezas con formas complejas y pequeñas superficies curvas, como superficies de elevador, superficies de timón, superficies de timón de alerón, etc., 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 alta resistencia y alta rigidez, como el revestimiento del fuselaje, viga en T, viga en L, etc., se suele utilizar la estructura laminada. La fabricación de estos componentes requiere preformado y, de acuerdo con los requisitos de rigidez en el plano, resistencia a la flexión, rigidez torsional y resistencia requeridos, se selecciona la fibra de refuerzo, el material de la matriz, el contenido de fibra y el laminado adecuados, y se diseñan diferentes ángulos de colocación, capas y secuencia de capas, y se curan mediante diferentes temperaturas de calentamiento y presiones de presurización.
Fecha de publicación: 22 de noviembre de 2024
