Por que o tungstênio não é usado em aeronaves supersônicas?

Embora o tungstênio tenha um alto ponto de fusão (não sei ao certo qual é a relevância do ponto de ebulição aqui), ele tem pouco a oferecer para a construção de aeronaves. A questão principal, claro, é o peso. Um dos principais objetivos do projeto de aeronaves é reduzir o peso e, ao mesmo tempo, atingir todos os parâmetros de desempenho necessários, e o tungstênio é entre os elementos mais pesados em torno de , mesmo batendo o urânio.

Quando você leva em conta a densidade, parece menos comum: sua força específica é menor que 100 KNm / kg , menos da metade de alumínio. Outra coisa é que o tungstênio não é exatamente um material fácil quando se trata de manufaturabilidade. Mesmo a sua graça salvadora, o alto ponto de fusão (acima de 3000 $ ^ {\ circ} $ C) não é muito relevante no que diz respeito às aeronaves supersônicas. As temperaturas experimentadas em aeronaves em qualquer lugar que não sejam motores estão dentro desse limite. Por exemplo, a temperatura da superfície do Concorde não chegaria nem a um décimo disso.

temperatura superficial da Concorde; imagem de erau.edu

Surpreendentemente, o tungstênio é de fato usado na indústria aeroespacial - exatamente na outra extremidade do espectro de velocidade. é usado como contrapeso para controles em aeronaves pequenas e também como balanceamento de massas em pás de asas rotativas.

Apesar de ter um dos pontos de fusão mais altos, o tungstênio é muito pesado (muito denso). Excesso de peso é prejudicial no projeto de aeronaves.

Algumas das partes que precisariam ser as mais resistentes ao calor, como as pás da turbina, estão sujeitas a forças de rotação que aumentam diretamente com a massa da peça. Assim, um material de alta massa, como o tungstênio, aumentaria as forças que a peça teria que suportar. Essas forças já são medidas em toneladas por lâmina. O tungstênio também é frágil. Se uma pá de turbina falhou, como acontece, seria muito difícil de conter. O tungstênio é usado em projéteis de perfuração de armadura; os resultados de uma falha na lâmina da turbina de tungstênio não seriam bons.

A maioria dos outros usos críticos de calor não exigem altos pontos de fusão, tornando outros materiais bastante adequados.

O tungstênio pode ter aplicações em aplicações de lastro ou contrapeso, mas o chumbo geralmente funciona muito bem aqui. Em aeronaves supersônicas sensíveis ao calor, o tungstênio poderia ser uma escolha adequada para esta aplicação, já que o chumbo tem um ponto de fusão muito baixo de 327,5 ° C. Em algumas das aeronaves supersônicas mais velozes, a temperatura da pele pode atingir 200-500 + ° C, tornando o chumbo inadequado para essas aplicações.

Em condições extremas de vôo (isto é, vôo hipersônico), é; o nosecap do X-51A era de tungstênio (PDF) Sua densidade não vale a pena a meras velocidades supersônicas.

Estar no extremo de uma escala (ver: ponto de fusão) não é necessário para cruzar o limiar de ser o mais útil. Por exemplo, a estrutura de carbono-grafite B-2 é mais strong que o aço, menos densa que o aliminum e tem um ponto de fusão de 3.500 graus C, enquanto que o tungstênio derrete a 3.400 graus C. Ambos são muito mais altos do que o necessário se você considera a combustão do compressor de turbina a gás, mas a redução do peso reduz o trabalho e aumenta a velocidade.