Compositi aerospaziali

L'applicazione e la ricerca di materiali compositi nel campo dell'aerospaziale hanno rivoluzionato il ritmo di sviluppo all'interno di questo dominio. Nonostante abbiano una storia di poco più di 20 anni, mostrano enormi vantaggi rispetto ai tradizionali materiali metallici.

Nel regno dell'aviazione civile, i produttori di aeromobili civili di fama globale come Boeing e Airbus hanno fatto passi da gigante nell'utilizzo di materiali compositi. Nella produzione di Boeing dei velivoli passeggeri B777, i compositi rappresentano il 9% del peso totale della struttura dell'aeromobile, mentre nei velivoli B787, i compositi rinforzati in fibra di carbonio e i materiali rinforzati in fibra di vetro costituiscono il 50% del peso totale della struttura dell'aeromobile, che porta a Risparmio di carburante sostanziali. Inoltre, gli aeromobili A350XWB A350XWB di Airbus incorpora compositi rinforzati in fibra di carbonio in componenti come pannelli di fusoliera, cornici, frame delle finestre e porte di cabina, estendendo significativamente l'intervallo di manutenzione dell'aeromobile da 6 a 12 anni, riducendo così notevolmente i costi di manutenzione per i clienti.

Nel settore dell'aviazione militare, dalla metà degli anni '70, i materiali compositi sono stati gradualmente impiegati in componenti come stabilizzatori verticali e superfici di coda orizzontale di aerei militari come l'F-15, F-16, MIG-29, Mirage 2000, F /A-18, tra gli altri. Successivamente, i materiali compositi sono stati utilizzati in componenti critici portanti di aeromobili militari come ali e fusibili in aerei come AV-8B, B-2, F/A-22, F/A-18E/F, F-35, Rafale, JAS-39, tifone, S-37, riducendo il peso dell'aeromobile e migliorando significativamente operativicapacità.

Nel settore dei veicoli aerei senza pilota, i vantaggi unici dei droni nella moderna guerra hanno alimentato un rapido aumento della domanda. Le ali, le sezioni di coda, le navicelle del motore e la fusoliera posteriore del drone di ricognizione Global Hawk RQ-4 avanzato dagli Stati Uniti sono tutti costruiti con materiali compositi. Inoltre, il drone DJI Mavicpro cinese incorpora ampiamente materiali compositi nella sua cellula.

Gli elicotteri, a differenza dei tradizionali velivoli ad ala fissa, operano a velocità più lente, quote più basse e sono esposti a condizioni difficili come umidità, aridità e tempeste di sabbia, che chiedono una maggiore resistenza alle intemperie e resistenza alla corrosione dalle loro strutture. Inoltre, le pale del rotore degli elicotteri richiedono materiali con elevata resistenza alla fatica. Pertanto, grazie alla loro eccellente resistenza alla fatica, alle proprietà di smorzamento delle vibrazioni e alla resistenza alla corrosione, i materiali compositi sono adatti per i progetti strutturali negli elicotteri.

All'interno del regno dei motori aerospaziali, noti per la loro complessità tecnica e lunghi cicli di sviluppo, sono salutati come il gioiello della corona del settore. Gli obiettivi perseguiti nella progettazione dei motori dell'aviazione civile includono elevati rapporti di spinta a peso, basso consumo di carburante, rumore ridotto e emissioni minime. Per raggiungere questi obiettivi, i materiali compositi hanno trovato un'applicazione diffusa nei motori dell'aviazione civile.

Nel campo dei veicoli di lancio dello spazio, anche i materiali compositi hanno trovato un ampio uso. Utilizzando materiali compositi, i razzi possono ridurre il loro peso strutturale garantendo al contempo la resistenza e la rigidità, migliorando così le capacità di carico utile. Esempi includono il razzo M-5 giapponese, il razzo Ariane 2 in Francia, il veicolo di lancio satellitare europeo Vega e il razzo Atlas V USA, tutti sfruttando i materiali compositi.

Nel dominio satellitare, i compositi con fibra di carbonio ad alto modulo sono ampiamente impiegati nella costruzione di strutture satellitari, array di pannelli solari e antenne, sottolineando ulteriormente l'immenso potenziale e il valore dei materiali compositi nell'industria aerospaziale.