La resistencia y la resistencia a la corrosión del aluminio lo convierten en un material predilecto para los fabricantes de aeronaves y la industria aeroespacial. Si bien existen metales más resistentes y menos corrosivos, el aluminio tiene la ventaja de ser ligero. Al combinar estas cualidades, se obtiene un material que permite fabricar componentes aeronáuticos duraderos y de múltiples usos. Además, el aluminio en bruto se refina mediante diferentes procesos para optimizarlo para su uso en la industria aeroespacial.
Los fuselajes de los aviones 80% están hechos de aluminio. Este metal es relativamente más económico, lo que reduce significativamente los costos de producción. Además, la flexibilidad del aluminio facilita a los equipos de diseño y producción la creación de formas complejas y la innovación.
Productos de aluminio utilizados en aeronaves y en la industria aeroespacial
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Placas de aluminio
La placa de aluminio minimiza la densidad del avión y aumenta su resistencia a la corrosión. Su alta resistencia la convierte en la opción ideal para fabricar alas inferiores, cuadernas y vigas, entre otros elementos. Los largueros y las costillas también se fabrican con estas placas de aluminio.
Las placas pueden diseñarse para ofrecer una alta tolerancia a daños. Esto proporciona a la nave aeroespacial la potencia necesaria para resistir el impacto. Además, las placas permiten al avión reducir su peso. Por ello, puede despegar y ascender fácilmente contra la gravedad durante su viaje espacial.
Las aplicaciones aeronáuticas de peso crítico requieren componentes soldables. Esto se debe a que los aviones se fabrican combinando diferentes piezas. Esta combinación crea un vehículo que soporta mucha fricción durante movimientos rápidos. Las placas también poseen tenacidad a la fractura, lo que permite que las piezas unidas se mantengan unidas incluso a alta velocidad, presión o alta humedad.
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Perfiles de aluminio extruido y tubos de aluminio
El aluminio se calienta con otros componentes y luego se prensa hidráulicamente para formar formas especiales como redondas, cuadradas huecas, formas de canal, formas en Z, T, I, L y H. Estas son especiales piezas extruidas de aluminio Combinados para fabricar piezas duraderas para aviones o aeronaves. El peso se tiene en cuenta para fabricar naves aeroespaciales enormes pero ligeras.
En la etapa de desarrollo se utilizan diferentes aleaciones de aluminio. Esto se debe a que los distintos componentes de aeronaves requieren distintos detalles en su funcionamiento. Por lo tanto, deben fabricarse con requisitos de propiedades específicos.
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Barra/varilla de aleación dura con acabado en frío
Estas varillas o barras de aluminio se utilizan para fabricar engranajes y ejes. Además, el proceso de aleación tiene importancia estética y mejora el tamaño del producto.
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Alambres de aluminio
El rendimiento del aluminio en condiciones imperfectas tiende a disminuir. Por ello, es necesario improvisar para reducir su exposición a estas condiciones. Los cables de aluminio también tienen una mayor relación conductividad-peso. Por lo tanto, el aluminio es el metal preferido para fabricar algunas piezas de aviones.
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Lámina y bobina de aluminio
Las láminas y bobinas de aluminio se utilizan para fabricar carrocerías de aviones y otras piezas. Estas láminas y bobinas tienen alta resistencia a la tracción, son fáciles de conseguir y ligeras. Estas cualidades las hacen ideales para las piezas que se fabrican habitualmente.
Aluminio en secciones de aeronaves
La carrocería de un avión se puede clasificar en cinco secciones principales. Estas dos se unen para formar un cuerpo masivo que viaja por el espacio transportando personas, equipaje y cualquier otra tarea. A continuación, se presentan las secciones, sus componentes y el importante papel del aluminio en su desarrollo y rendimiento.
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Aluminio en el fuselaje
Esta es la carcasa exterior de una aeronave, también conocida como el fuselaje. Es la parte más grande de un avión y está diseñada específicamente para cumplir su función. Proporciona la aerodinámica necesaria para desplazarse al espacio. Además, la forma de un avión está determinada por el aspecto del fuselaje.
La forma, el peso y el material del fuselaje se determinan considerando muchos factores. Por ejemplo, un avión que transportará a cientos de personas tendrá condiciones diferentes a las de uno que lleve a dos o cuatro. Un avión con equipaje también tendrá características diferentes a las de un avión de combate o una nave espacial.
El fuselaje del avión tiene varias piezas unidas, como las vigas del piso, los rieles de los asientos, los mamparos y los componentes de las puertas. Otras piezas de aluminio unidas al fuselaje incluyen las vigas del piso de carga y los remaches, entre otras.
El fuselaje se extiende desde la parte delantera hasta la trasera del avión. Es la sección principal del avión, la que se une a todas las demás. El uso del aluminio y su soldabilidad permiten conectar estas otras secciones al fuselaje.
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Aluminio en motor y carenado
El fuselaje, las alas y los motores están conectados. Debajo del ala hay un revestimiento del labio de entrada del motor hecho de Aleación de aluminio y silicioLa fundición por gravedad se utiliza en el proceso de aleación para dotar al metal de todas las cualidades necesarias para su funcionamiento. Al cortar el avión el aire, el componente se expone a roturas superficiales debido a la presión. Se requiere un mantenimiento continuo para mantener el avión en su forma.
La estructura de soporte del motor está fabricada con aleaciones de aluminio de las series 2124-T851 y T8151. Algunos fabricantes prefieren las aleaciones 2219-T351 y 2219-T851 para el desarrollo de la estructura de soporte debido a su resistencia a altas temperaturas, planitud y baja distorsión.
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Aluminio en cola y sistemas
La aleación de aluminio 7075, el acero y las aleaciones de titanio se utilizan para fabricar el tren de aterrizaje de las aeronaves. El componente debe ser robusto, ya que soporta el peso de todo el avión. Además, no debe ser demasiado pesado, ya que debe estar soportado por el aire. Sin embargo, debe ser lo suficientemente resistente como para no romperse al soportar todo el peso del avión.
Componentes de frenos, líneas de combustible, tubos de torsión, actuadores y componentes hidráulicos, entre otros, conforman el sistema de la aeronave. Impulsados por el motor, estos sistemas garantizan que la aeronave pueda moverse y detenerse cuando lo requiera el operador.
Los colectores y conectores hidráulicos están diseñados con aleaciones 2024-T351 y 7075-T7351 debido a su rendimiento de mecanizado y control dimensional geométrico. Además, su consistencia y rectitud entre lotes son perfectas para que los componentes hidráulicos proporcionen un rendimiento óptimo.
Al diseñar estos componentes, la seguridad es una consideración fundamental. La aleación 7075 se utiliza comúnmente por sus excelentes propiedades mecánicas. Esta aleación, resistente y tenaz, también presenta una gran ductilidad. La combinación de todas estas cualidades hace que los componentes sean duraderos y resistentes a la corrosión.
Además, la aleación presenta un alto poder calorífico específico de 714,8 J/kg*K. Esto permite que los sistemas de la aeronave soporten altas temperaturas durante un largo periodo de tiempo, incluido el motor. Los sistemas de refrigeración no pueden proporcionar toda la refrigeración que un avión necesita para reducir las temperaturas a niveles deseables. Por ello, deben fabricarse con un material que soporte altas temperaturas durante largos periodos.
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Aluminio en componentes interiores
El interior de un avión está ocupado principalmente por personas. Algunas otras aeronaves transportan equipaje y otros artículos. Esto significa que el interior debe diseñarse para satisfacer las necesidades de estas personas o del equipaje transportado. Al diseñar los asientos, estos deben encajar bien en el fuselaje, unidos mediante materiales especiales según los requisitos.
Al elegir el material, la resistencia y la conformabilidad son dos de los factores más comunes. Por ejemplo, los soportes del fuselaje están hechos de aleaciones de aluminio 2024-O, T3 y T4. Estas aleaciones ofrecen resistencia, conformabilidad y gran rigidez.
Otras piezas interiores, como los asientos, las vigas, los respaldos y las barras portaequipajes, también están fabricadas con aleaciones de aluminio de las series 2024-T3 y 7075-T73/76. Estas aleaciones se emplearon por su baja capacidad de distorsión, resistencia a la corrosión y conformabilidad.
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Estructura de aluminio en el ala
Las alas generan la mayor vida útil para mantener la aeronave en el aire. A medida que esto sucede, también se produce resistencia del aire en forma de resistencia aerodinámica. Estas fuerzas de la naturaleza pueden dañar el ala si se utiliza el material incorrecto. Incluso con el material adecuado, es fundamental encontrar la combinación correcta para optimizar la estructura del ala.
Las costillas de las alas están fabricadas con aleación 7475-T7351, series 7099 y 7050. Esta aleación es resistente, de baja distorsión y lo suficientemente plana para cumplir su función. Estas características permiten que las alas duren más y soporten la resistencia aerodinámica.
Los largueros y revestimientos de las alas están diseñados con aleaciones 2024, 7075 y 7475. Estas aleaciones resistentes ofrecen gran tolerancia al daño, baja distorsión y rigidez. Esto permite que las alas duren mucho tiempo incluso al enfrentarse a todo tipo de resistencias, a la vez que generan la sustentación necesaria para mantenerse en el aire.
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