Quais são os critérios que governam a escolha entre o titânio, compostos e materiais mais comuns, como o alumínio?

"A aplicação de aeronaves" é extremamente vaga. Aeronaves modernas usam todos esses materiais em muitos lugares diferentes , por diversos motivos. Cada componente terá diferentes compensações que dependem de muitos fatores. A seguir, uma visão geral extremamente geral.

O alumínio é um material popular em aeronaves porque é relativamente barato e leve, e possui ligas com boas propriedades de material. É bastante fácil de trabalhar, mas deve ser protegido contra a corrosão. O peso leve e o baixo custo significam que ele é usado em grandes áreas como fuselagem e pele das asas, e em grande parte da estrutura subjacente.

O titânio é útil por sua capacidade de suportar temperaturas mais altas, sendo mais strong que o alumínio, mas também mais pesado. No entanto, é muito mais caro que o alumínio.

Os compósitos são uma grande família de materiais, com muitos tipos e combinações diferentes possíveis. Os compósitos podem ser strongs e leves, mas também não suportam altas temperaturas. Embora os compósitos não corram como alguns metais, algumas situações como o contato do alumínio com fibra de carbono precisam ser evitadas. A exposição à luz UV ou umidade também pode ser um problema. Compósitos de fabricação podem se tornar muito caros, dependendo dos materiais utilizados. Uma vez que os compósitos são tipicamente fabricados a partir de múltiplas camadas intercaladas, eles se prestam mais facilmente a aplicações com seções grandes e finas. Partes maiores e mais complexas são mais difíceis de fazer a partir de compostos. Outro fator importante na aeronave é a condutividade elétrica. Embora as peças de metal conduzam naturalmente carga elétrica entre si, os compósitos precisarão de tratamento especial para garantir a condutividade para proteção contra raios e cargas estáticas.

Existem também muitas outras considerações. Além da força de rendimento, muitos materiais em aeronaves precisam ter boas propriedades de fadiga para suportar o carregamento cíclico ao longo do tempo. As propriedades do material em altas e / ou baixas temperaturas também podem ser importantes. Enquanto os metais tendem a dobrar e dissipar a energia antes de quebrar, os compostos tendem a repentinamente se encaixam . Os metais também são mais fáceis de inspecionar e reparar, enquanto os compostos podem ser muito mais complicados . Enquanto um metal pode ser categorizado razoavelmente bem pelo seu tipo e dimensões, os compostos são mais complexos com suas múltiplas camadas. Isso torna a definição e a análise mais complicadas.

A primeira pergunta é decentemente responsável.

Os compostos têm a boa propriedade de não serem homogêneos na escala mesoscópica. É quase inevitável que pequenas rachaduras se formem em materiais sob estresse. Isso acontece em alumínio, titânio e compósitos. Isso não é perigoso se houver algo para impedi-los de crescer. Dentro de compósitos aeroespaciais, os limites locais de material impedem o crescimento de fissuras. Na prática, para um compósito laminar, isso significa que uma camada pode desenvolver uma rachadura. As duas camadas adjacentes ficarão coladas aos dois lados da rachadura e manterão o painel unido.

Os compostos também são mais fáceis de projetar para algumas finalidades específicas, como maiores resistências à tração em direções críticas. Isso não é impossível para o titânio, mas é imensamente caro. Você tem que crescer e cortar um único cristal de titânio. Em comparação, com um composto de carbono é apenas uma questão de orientar as camadas de fibra.