materiali compositi

[Sonny]

Esiste un caccia con fusoliera, impennaggi, ali interamente in materiali compositi?

Se sì, qual'è?

Se no, quali sono le ragioni che ne impediscono la realizzazione??

Costi?

Riparabilità?

Problemi strutturali?

 

Modificato 3 Agosto 2006 da Sonny

[phoenix]

Un tale caccia no mi risulta.

 

..per costi non direi, riparabilità dipende da cosa intendi.. ad esempio se con il composito costruisco pezzi monolitici, di geometria anche complessa, riducendo il numero delle parti da assemblare e di organi di collegamento be se si danneggia chiaro che va sostituito interamente però semplica notevolmente la costruizione.

 

Il problema strutturale invece è quello preponderante, storicamente i compositi non erano molto impiegati nelle strutture, oggi cmq, grazie all'elevata resistenza meccanica raggiunta insieme alla capacità delle matrici di trasferire i carichi trasversali alle fibre, vengono usati anche per le strutture primarie come nell'Eurofighter Typhoon, le cui ali sono interamente in composito!

 

Con evidenti vantaggi di peso, infatti, sostituire un componente in lega di alluminio con uno in composito può portare ad un risparmio in peso superiore al 20%.

Altro vantaggio, in termini di resistenza, è che un pannello in lega di alluminio ha un rapporto resistenza a trazione-compressione e peso inferiore al 30% rispetto allo stesso realizzato in composito!

 

Comunque ancora oggi i materiali compositi, in aeronautica, vengono impiegati maggiormente nella realizzazione dei pannelli essendo questo materiale come detto molto resistente a compressione e flessione permette di adottare spessori dei pannalli maggiori evitando così che questi s'"imbozzino" sotto l'azione di sollecitazioni composte, tutto questo senza innalzare eccessivamente il peso.

 

Sono i compositi in fibra di carbonio e matrice epossidica ad essere impiegati soprattutto per la costruzione di componenti strutturali molto sollecitati quali i longheroni, ordinate di forza, pannelli di rivestimento del cassone alare e utilizzati anche nei comandi di volo... questi sono solo alcuni esempi applicativi; è dagli anni '40 che i compositi sono utilizzati in aeronautica come quelli in fibra di vetro..

[typhoon]

L'Eurofighter e penso tutti i caccia di nuova generazione.

 

[dread]

L'Eurofighter e penso tutti i caccia di nuova generazione.

L'Eurofighter non è interamente in materiali compositi, nella stessa immagina che hai postato puoi vedere che è formato anche da titanio, lega d'alluminio e alluminio al litio.

[Leviathan]

Il SU 47 era tutto composito.

 

Peccato che non è stato realizzato.

 

Poi tutti i caccia stealth hanno strutture composite con materiali radar assorbente

[davide_volante]

Oggi i compositi vanno molto per l'aviazione ultraleggera di ultima generazione. Grazie alla leggerezza delle strutture i costruttori si possono permettere motori più potenti e strumentazione più pesante, mantenendo il peso massimo al decollo sotto i 500 Kg.

Naturalmente simili aerei sono molto costosi e se danneggiati non sono riparabili (praticamente solo il motore non è in composito). Consigliati a piloti espertissimi, che non gli daranno mai nemmeno una piccola pacca sulla fusoliera ed in cerca di forti emozioni.

Modificato 4 Agosto 2006 da davide_volante

[Unholy]

Strutture in compositi difficilmente potranno essere applicate ad aerei da caccia, date le enormi sollecitazioni alle quali sono sottoposte. Comunque, la tecnologia può fare miracoli... Chissà...

Modificato 4 Agosto 2006 da Unholy

[Captor]

Ciao! Sono un Ing. Aerospaziale (solo triennale per ora!). Rispondendo ad unholy: questo è il mio primo post mentre vedo che te ne hai mandati già parecchi.. Cmq con tutto il rispetto derivante da questa premessa, come potevi leggere anche dalle risposte precedenti, i mat. compositi sono estensamente utilizzati nella produzione di aerei da caccia. Per esempio il 24 per cento del Raptor è in compositi, mentre nel Typhoon arriviamo ben al 55 per cento.

Rispondendo, in ritardo, a Sonny: i materiali compositi sono utilizzati soprattutto nei pannelli in quanto hanno un indice di merito ad instabilizzazione estremamente conveniente: addirittura 3.46 per l'unione di matrice di resina epossidica con fibre di carbonio, mentre quello di una comune lega di alluminio 2024-T4 è solamente 1.49.

Questo significa che un elemento soggetto a carico di punta, tipicamente un pannello, risulterà, a parità di carico, più leggero in caso di utilizzo di mat compositi, con evidenti vantaggi in un campo dove anche una riduzione di peso relativamente piccola viene considerata con la massima attenzione dallo studio tecnico.

Quindi a fronte di questi vantaggi in occidente si è lavorato molto per ovviare ai problemi connessi all'uso di compositi, mentre l'oriente subisce un grave ritardo in questo campo. I problemi a cui ti riferisci erano soprattutto di complicazione della verifica strutturale, e quindi di dubbia affidabilità, più che di pura resistenza meccanica. Questi problemi hanno in un primo tempo sconsigliato il loro uso in componenti essenziali per la volabilità dei velivoli(penso alle ali).

Inoltre avevi ragione quando hai parlato di riparabilità. Riparare un imbozzamento dovuto all'urto con un volatile è più semplice in caso di pannelli convenzionali (cambi il pannello...), in quanto se il pannello è in composito non si deve assolutamente interrompere la continuità delle fibre ed i criteri di riparazione (nel caso si possa riparare!) sono più complessi...

Modificato 9 Aprile 2008 da Captor

[Unholy]

Allora, senza togliere niente alle tue qualifiche, aggiungo un termine che non ho usato nel mio primo post e che forse ti ha tratto in inganno: una struttura 100% in compositi non è per adesso applicabile ad un caccia.

So benissimo che l'uso di compositi in aeronautica viene fatto ormai da molto tempo e in maniera sempre più estesa, ma all'inizio della discussione si è parlato di aerei 100% in compositi.

Spero di aver chiarito tutto e ti ringrazio per gli altri elementi che aggiunto al fine di chiarire i vantaggi e gli svantaggi nell'uso di questi materiali.

Saluti!

[typhoon]

L'Eurofighter e penso tutti i caccia di nuova generazione.

L'Eurofighter non è interamente in materiali compositi, nella stessa immagina che hai postato puoi vedere che è formato anche da titanio, lega d'alluminio e alluminio al litio.

Io parlavo del rivestimento esterno che è quasi tutto in compositi

[Captor]

Strutture in compositi difficilmente potranno essere applicate ad aerei da caccia, date le enormi sollecitazioni alle quali sono sottoposte. Comunque, la tecnologia può fare miracoli... Chissà...

Accolgo in pieno la tua precisazione, sono d'accordo con te: un aereo costruito interamente in compositi non ci sarà per molto tempo e non avrebbe neanchè atanto senso, viste le qualità e l'affidabilità di leghe di alluminio e di titanio, senza dimenticare l'acciaio, che è insostituibile in certe componenti. Scusa ancora ma questo dal tuo post non si capiva, e ho voluto precisare che il problema non è tanto la sollecitazione, quanto la sua natura di carico di punta che tenderebbe ad imbozzare il pannello(l'esempio classico è l'instabilità della lattina di coca se ci sali con un piede...)

Non volevo neanche vantarmi della laurea, per quello che vale al giorno d'oggi...

[Leviathan]

Lo voglio vedere uun motore di un'aereo da combattimeto in alluminio

 

Quoto captor

[Captor]

scusate la mia ignoranza... cosa significa "quoto captor"??!! è qualcosa di negativo?

in ogni caso leviathan, forse quando pensi all'alluminio ti viene in mente la pellicola di domopack con cui avvolgi i panini, è quindi lo snobbi un po'!! Invece devi pensare a roba tipo la lega Al 7075 Ergal, che può arrivare a valori di resistenza specifica irraggiungili anche per la Ti6Al4Va... Chiaro che non si potrà utilizzare per i palettamenti delle turbine dove le temperature superano i 1600K, ma daltronde per temperature superiori ai 550 centigradi anche per il titanio insorgono problemi di creep(aumento delle deformazioni sotto un carico costante) e si possono utilizzare solo le superleghe(costituite anche da 15 elementi di lega diversi, ma questo è un altro discorso). E tornando ai compositi, ecco che abbiamo trovato un altro componente che non sarà mai costruito in compositi: il propulsore. Infatti fenomeni di creep avvengono per tempertature pari a 0.3-0.4 la T di fusione del materiale: risulta chiaro che i compositi, generalmente a base polimerica, non risultano adatti, in quanto la loro matrice si sciogliorebbe letteralmente! La plastica lo sciogliete con l'accendino....

Modificato 9 Aprile 2008 da Captor
Refusi

[Leviathan]

Quoto = approvo in pieno cio che dice....

 

Mi riferivo proprio alla temperatura.

[phoenix]

A prescindere dai motori, l'uso degli acciai è indispensabile in tutte le zone in cui agiscono sforzi concentrati: carelli d'atterraggio e loro supporti, attacchi alari, leve dei servocomandi, ganci d'arresto ecc.. e parti strutturali fortemente sollecitate dal punto di vista termico: bordi d'attacco, pannelli rivestimento del vano motore ecc..

[old_admiral]

Aggiungo qualcosa alle importati e significative informazioni del collega Ing. Captor:

 

Tra i limti di impiegabilità dei compositi c'è la deteriorabilità a causa della temperatura di esercizio, parametro particolarmente significativo in condizioni di volo supersonico e che automaticamente esclude l'impiego di materiali a matrice polimerica per gli apparati propulsivi. Tuttavia nei motori aeronautici ad alte prestazioni è possibile impiegare materiali compositi SINTERIZZATI a base ceramica, con ottime prestazioni in termini di teacia e resistenza allo stress termico.

 

La riparabilità è un altro aspetto di volnerabilità nella scelta di un componente in composito (e mi riferisco al significato comune che viene assegnato al termine, ossia ai FRP, Fiber Reinforced Plastics).

Ogni velivolo (a maggior ragione quelli militari) ha una trattazione particolare per quanto riguarda la manutenzione e le riparazioni effettuabili, per le quali sono schedulate sia le procedure di diagnosi del danno che di riparazione e ripristino dell'efficienza. In particolare è rilevane l'ambito ABDR (Aircraft battle Damage Repair), ovvero la riparazione di danni da combattimento su aeromobili, con la finalità di poter garantire quanto meno il rientro del mezzo presso una sede ove ricevere idonea e appropriata manutenzione per il ripristino della completa efficienza (ferry flight).

 

Ad ggi riparare un manufatto in composito per uso aeronautico non è semplice né immediato, e vien meno nella maggir parte dei casi, la possibilità di effettare quelle oeprazioni in teatro, con le limitazioni imposte dagli strumenti e dalle attrezzature campali.

 

per queste attiità esistono in ambito NATO gruppi di studio e standardizzazine con la finalità di implementare tali capacità e far avanzare anche la reale possibilità di attuare criteri di progetto in teoria già esistenti, che si esplicheranno nella maggior applicabilità di materiali ad alta tecnologia su esemplari di serie.