Boeing 787 dreamliner
El aluminio y la fibra de carbono son dos de los materiales más utilizados en la construcción de los fuselajes de los aviones. En el pasado, la mayoría de los aviones comerciales tenían un fuselaje de aluminio. Sin embargo, desde la llegada del Boeing 787 y el Airbus A350, muchos aviones tienen ahora un fuselaje de fibra de carbono. Todavía se pueden encontrar aviones con fuselaje de aluminio. De hecho, la mayoría de los aviones utilizan este material para su fuselaje. Dicho esto, los fuselajes de fibra de carbono están en auge.
El aluminio y la fibra de carbono son dos materiales muy diferentes. El aluminio es un metal con el número atómico 13. Es el metal más abundante de la Tierra. La fibra de carbono, en cambio, es un material sintético formado por muchas hebras individuales de carbono que se entrelazan. Cada hebra de carbono en la fibra de carbono mide entre 5 y 10 micrómetros de diámetro. De estos dos materiales, sólo el aluminio se considera un metal. La fibra de carbono se clasifica como un polímero.
Como es el metal más abundante de la Tierra, el aluminio es barato. El bajo coste de este metal lo convierte en una opción popular para los fuselajes entre las empresas de fabricación aeroespacial. Las empresas de fabricación aeroespacial pueden construir y producir aviones a un coste menor cuando utilizan el aluminio para el fuselaje.
Helicóptero
¿De qué está hecho un avión? No haría justicia a los años de investigación e ingeniería sugiriendo simplemente “metal”, ni tampoco sería exacto utilizar palabras como “acero” o “hierro”, ya que están algo ausentes en la ingeniería aeroespacial. ¿Qué elementos son los más adecuados para los aviones? Exploremos.
Originalmente, los aviones se fabricaban con madera y tela. Estos materiales eran superligeros para permitir que el avión volara con la menor cantidad de energía posible. Pero a medida que las aspiraciones se disparaban (juego de palabras), los aviones debían ser más duraderos además de ligeros. Las fuerzas de tensión en las articulaciones se hacían tan fuertes a medida que aumentaba la velocidad que un avión de madera podía desmoronarse como si fuera papel maché.
Para alcanzar las velocidades necesarias para el vuelo a reacción, los aviones debían ser totalmente metálicos. El aluminio demostró tener las características adecuadas. Era duradero, ligero y relativamente barato. Además, el metal era más fácil de montar y reparar, ya que se utilizaban máquinas herramienta en lugar de sierras y hachas. Sin embargo, al igual que otros metales, presentaba riesgos como la corrosión y la fatiga por estrés, que aparecían tras unos años de funcionamiento.
Avión
Sin embargo, un hombre sabía lo contrario. El pionero alemán Hugo Junkers vio el futuro de la aviación no sólo en las batallas aéreas y las competiciones de vuelo, sino en el transporte a gran escala de mercancías y pasajeros. Para ello era necesario un cambio importante en la forma de fabricar los aviones. Su revolucionario J 1 de acero fue el primer avión totalmente metálico del mundo, así como el primero en utilizar una sola ala monoplana.
El J 1, un demostrador tecnológico, nunca llegó a producirse en serie. Pero la audaz visión de Junkers había puesto a la industria de la aviación en el camino de la evolución de los materiales para hacer aviones más fuertes, más ligeros, más rápidos y más eficientes.
Década de 1920-1930: la transición al metalJunkers descubrió que el acero hacía que el J 1 fuera resistente y duradero, pero pesado y lento de manejar. Por ello, se decantó por el aluminio, que había surgido a principios del siglo XX como material de fabricación viable. Ligero y resistente, pesa un tercio que el acero, por lo que es ideal para los aviones.
Lo utilizó para desarrollar los primeros aviones civiles del mundo, como el F 13 y el G 24. El trabajo de Junkers llamó la atención de Henry Ford, que se inspiró en él (demasiado, dijo Junkers, y le demandó) para fabricar el Ford Trimotor en 1925. Estos aviones dieron la bienvenida a la era de la aviación de pasajeros de larga distancia, aunque no fue hasta principios de los años 30 cuando se pudieron fabricar aviones de metal de forma rentable.
Comentarios
El peso ligero, la ausencia de corrosión galvánica y la resistencia general que los panales de Kevlar® ayudan a proporcionar a los carenados de las alas a la carrocería y a las superficies de control lo hacen superior al núcleo de aluminio más pesado, débil y susceptible a la corrosión que se ha utilizado en el pasado.
Las botellas que contienen oxígeno presurizado (u otros gases) en los aviones utilizan carcasas moldeadas hechas de filamento Kevlar® para ayudar a reducir el peso total de la aeronave. Una botella ordinaria con carcasa de aleación puede sufrir un fallo catastrófico, liberando fragmentos de metal en la aeronave a gran velocidad, mientras que una botella que utilice una carcasa hecha de Kevlar® puede ayudar a correr el riesgo de un fallo dúctil -que se rompa, en lugar de desintegrarse- que no dé lugar a la fragmentación.
Las góndolas que rodean a los motores de los aviones deben hacer frente a las fuerzas de empuje, elevación y vibración. Los fabricantes optan por utilizar estructuras de núcleo de panal de Kevlar® en las góndolas de los motores porque son mucho más resistentes y ligeras que los diseños anteriores con núcleo de aluminio.
Muchos fabricantes de motores a reacción añaden una capa protectora de tejido Kevlar® en el interior del capó del motor para ayudar a atrapar las aspas errantes del ventilador o las piezas rotas masivas lanzadas hacia fuera por la fuerza centrífuga del motor, evitando así que puedan dañar el ala o la cabina.
