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Aviones
El aluminio tiene tres excelentes propiedades en particular que lo hacen tan útil en la industria de la aviación: alta relación resistencia-peso, ductilidad y resistencia a la corrosión. Además, es amagnético. Existe una amplia gama de variaciones en las composiciones de las aleaciones de aluminio para funciones específicas en un avión.
La historia del aluminio en las aeronaves se remonta a los inicios del vuelo. El 17 de diciembre de 1903, los hermanos Wright se convirtieron en las primeras personas en volar en un avión. Para lograr esta hazaña, tuvieron que crear un motor especial hecho de aluminio en lugar de acero, como era habitual en la época. El motivo era que el motor fuera lo suficientemente ligero como para emprender el vuelo. Este fue el comienzo del uso del aluminio en la aviación.
En la Primera Guerra Mundial, el aluminio empezó a constituir también el cuerpo de los aviones, sustituyendo a materiales como la madera y la lona. El primer avión totalmente metálico, el Junkers J 1, fue diseñado por el diseñador de aviones alemán Hugo Junkers en 1915, con tubos de aleación de aluminio en su estructura interna [2]. La época comprendida entre la Primera y la Segunda Guerra Mundial se conoce como la era dorada de la aviación, durante la cual el uso de aleaciones de aluminio se hizo más sofisticado, ya que los diseños surgían a un ritmo más rápido [3]. Esta nueva aplicación del aluminio hizo que se disparara la demanda y, en consecuencia, aumentara la producción de aluminio.
Aleación de aluminio en los aviones
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Puede que la madera y la tela unidas con cordel fueran adecuadas para el primer vuelo a motor del mundo, pero para cuando Chuck Yeager atravesó la barrera del sonido en un avión de pruebas con motor de cohete, los ingenieros tuvieron que superar los retos de la fuerza extrema y la resistencia térmica con el uso de materiales cada vez más sofisticados.
Al pasajero moderno, sentado cómodamente en un Boeing 737, le parece increíble pensar que hace 116 años los hermanos Wright completaron el primer vuelo sostenido y controlado más pesado que el aire utilizando únicamente:
Incluso en 1903, el control de calidad se consideraba primordial para garantizar que los materiales no se rompieran con la tensión. El abeto, por ejemplo, debía ser de grano recto, sin nudos y con al menos 14 anillos anulares por pulgada. A pesar de ello, las estructuras de madera y tela se deterioraban rápidamente a la intemperie y eran difíciles de mantener.
Lista de aviones civiles
La piel de un avión es la superficie exterior que cubre gran parte de sus alas y fuselaje[1] Los materiales más utilizados son el aluminio y las aleaciones de aluminio con otros metales, como el zinc, el magnesio y el cobre.
A medida que avanzaba el siglo XX, el aluminio se convirtió en un metal esencial en los aviones. El bloque de cilindros del motor que impulsó el avión de los hermanos Wright en Kitty Hawk en 1903 era una pieza de fundición de una aleación de aluminio que contenía un 8% de cobre; las palas de hélice de aluminio aparecieron ya en 1907; y las cubiertas, asientos, capós, soportes de fundición y piezas similares de aluminio eran comunes a principios de la Primera Guerra Mundial.
En 1916, L. Brequet diseñó un bombardero de reconocimiento que marcó el uso inicial del aluminio en la estructura de trabajo de un avión. Al final de la guerra, los aliados y Alemania emplearon aleaciones de aluminio para la estructura de los conjuntos de fuselaje y alas[2].
El fuselaje de los aviones ha sido la aplicación más exigente para las aleaciones de aluminio; hacer una crónica del desarrollo de las aleaciones de alta resistencia es también registrar el desarrollo de los fuselajes. El duraluminio, la primera aleación de aluminio de alta resistencia y tratable térmicamente, se empleó inicialmente para la estructura de los dirigibles rígidos, por parte de Alemania y los Aliados durante la Primera Guerra Mundial. El duraluminio era una aleación de aluminio-cobre-magnesio; se originó en Alemania y se desarrolló en Estados Unidos como aleación 17S-T (2017-T4). Se utilizaba principalmente como chapa y placa.
Acero para aviones
En varias etapas de la evolución de la aeronáutica, una de las disciplinas básicas -la aerodinámica, la propulsión, el control o las estructuras- ha sido el obstáculo para el progreso o el conducto para las grandes mejoras. Todas ellas, por tanto, constituyen “tecnologías facilitadoras”. Sin embargo, en el sentido de que ningún perfil aerodinámico desarrollará toda la sustentación si su superficie no puede mantener la forma y la suavidad bajo las presiones para las que está diseñado; que ningún motor funcionará si sus componentes no pueden soportar las temperaturas de combustión del combustible y las cargas de rotación; y que ningún sistema de control puede provocar cambios de actitud en la aeronave si sus enlaces no soportan las fuerzas que crean los momentos de bisagra; en ese sentido, las estructuras y los materiales utilizados para construirlas son los primeros entre las tecnologías aeronáuticas habilitadoras y fundamentales. Proporcionar una estructura segura y duradera es una cuestión de importancia fundamental, porque un fallo funcional de los componentes estructurales suele tener resultados catastróficos. En este capítulo se exponen las conclusiones y recomendaciones del comité sobre la futura tecnología de materiales y estructuras. El material en recuadro resume las principales recomendaciones que aparecen a lo largo del capítulo, con recomendaciones específicas dadas en orden de prioridad, y los beneficios que pueden obtenerse a través de los esfuerzos de investigación y desarrollo tecnológico dirigidos a las estructuras y materiales avanzados.
