Ventajas y desventajas de los materiales compuestos en aviones

Materiales compuestos en la estructura de la aeronave

Los materiales compuestos son ampliamente utilizados en la industria aeronáutica y han permitido a los ingenieros superar los obstáculos que he tenido al utilizar los materiales individualmente. Los materiales constituyentes conservan sus identidades en los materiales compuestos y no se fusionan completamente entre sí. Juntos, los materiales crean un material "híbrido" que tiene propiedades estructurales mejoradas. Los materiales compuestos comunes utilizados en los aviones incluyen fibra de vidrio, fibra de carbono y sistemas de matriz reforzada con fibra o cualquier combinación de cualquiera de estos.

De todos estos materiales, la fibra de vidrio es el material compuesto más común y fue ampliamente utilizado en barcos y automóviles en la década de 1950.

El material compuesto se abre paso en la aviación

Según la Agencia Federal de Aviación, el material compuesto ha existido desde la Segunda Guerra Mundial. Con los años, esta mezcla única de material se ha vuelto cada vez más popular, y hoy en día se puede encontrar en muchos tipos diferentes de aviones, así como en planeadores. Las estructuras de aeronaves se componen comúnmente de 50 a 70 por ciento de material compuesto.

Fiberglass fue utilizado por primera vez en la aviación por Boeing en su avión de pasajeros en la década de 1950. Cuando Boeing lanzó su nuevo 787 Dreamliner en 2012, se jactó de que el avión tenía un 50% de material compuesto. Hoy en día, nuevos aviones que salen de la línea casi todos incorporan algún tipo de material compuesto en sus diseños.

Aunque los materiales compuestos continúan usándose con gran frecuencia en la industria de la aviación debido a sus numerosas ventajas, algunos dicen que estos materiales también representan un riesgo de seguridad para la aviación.

A continuación, equilibramos las escalas y sopesamos las ventajas y desventajas de este material.

Ventajas

La reducción de peso es la mayor ventaja del uso de material compuesto y es el factor clave para usarlo en la estructura de la aeronave. Los sistemas de matriz reforzada con fibra son más fuertes que el aluminio tradicional que se encuentra en la mayoría de los aviones, y proporcionan una superficie lisa y aumentan la eficiencia del combustible, lo que es un gran beneficio.

Además, los materiales compuestos no se corroen tan fácilmente como otros tipos de estructuras. No se agrietan por la fatiga del metal y se sostienen bien en entornos de flexión estructural. Los diseños compuestos también duran más que el aluminio, lo que significa menos costos de mantenimiento y reparación.

Desventajas

Debido a que los materiales compuestos no se rompen fácilmente, eso hace que sea difícil saber si la estructura interior se ha dañado en absoluto y esto, por supuesto, es la desventaja más importante para usar el material compuesto. En contraste, debido a las curvas y abolladuras de aluminio con facilidad, es bastante fácil detectar daños estructurales. Además, las reparaciones pueden ser mucho más difíciles cuando se daña una superficie compuesta, lo que finalmente resulta costoso.

Además, la resina utilizada en el material compuesto se debilita a temperaturas tan bajas como 150 grados, por lo que es importante que estos aviones tomen precauciones adicionales para evitar incendios. Los incendios relacionados con los materiales compuestos pueden liberar humos tóxicos y micropartículas en el aire, causando riesgos para la salud. Las temperaturas superiores a 300 grados pueden causar fallas estructurales.

Finalmente, los materiales compuestos pueden ser costosos, aunque se puede argumentar que los altos costos iniciales generalmente se compensan con ahorros de costos a largo plazo.