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Cómo la fibra de carbono está revolucionando la aviación

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Sun Tzu
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Cómo la fibra de carbono está revolucionando la aviación

Mensaje por Sun Tzu el 30/1/2014, 6:54 pm


Cómo la fibra de carbono está revolucionando la aviación


Jueves, 30 de enero de 2014




Las fibras de carbono hacen que el avión pese menos.

En lo que respecta a las aerolíneas comerciales, peso es dinero. Mientras más kilos tenga el avión, más combustible consume para mantenerse en el aire. Y mientras más gasolina requiere, más costoso es.

La necesidad de incrementar la eficiencia en la utilización del combustible y mejorar el desempeño aerodinámico de nuevos aviones está llevando a los diseñadores a buscar alternativas diferentes del uso de aluminio en el armazón de la aeronave.



En vez de emplear ese metal, la última generación de aviones, como el Dreamliner 787 de Boeing y el Airbus A350, utilizan en su composición livianas fibras de carbono, que son tejidos de ese químico recubiertos de plástico.

El aspecto fundamental que caracteriza a este elemento es que es increíblemente fuerte para el peso que tiene.

"Las fibras de carbono están mezcladas en una matriz, que suele ser un tipo de plástico suave, pero si se le añade la fibra de carbono, adquiere su fortaleza", dice Aravind Vijayaraghavan, profesor de la Universidad de Manchester, en Reino Unido.
Fuerte, pero liviano

Airbus, el fabricante europeo de aviones, ha estado trabajando en conjunto con el Centro Nacional de Compuestos Británicos en la investigación y diseño de nuevos materiales industriales.

Una de las novedades que ha arrojado esta asociación es la composición de una de las partes del ala del último avión de esta empresa, el A350. Se trata de la pieza que se extiende hacia abajo y hacia atrás cuando el aparato va a aterrizar.

"Este es un componente sobre el que recae el peso total de la fuerza que se produce cuando la aeronave vuela a 250 mph, y uno mismo es capaz de levantarla", le explica a la BBC Colin Sirett, director de investigaciones de Airbus en Reino Unido.

"Podríamos golpear la pieza con un mazo, pero la herramienta rebotaría", añade.

Los compuestos de carbono permiten a los fabricantes obtener un acabado en las partes que optimiza su desempeño desde el punto de vista aerodinámico.

Menos dinero



El fuselaje y las alas del último modelo de Airbus usan componentes de carbono.

Utilizar estos elementos también abre la puerta a potenciales ahorros. Un avión súper jumbo A380, por ejemplo, tiene aproximadamente 6 millones de partes, pero en el futuro, podrían ser muchas menos.

"Podremos elaborar todas las piezas al mismo tiempo, por lo que nuestra percepción acerca de lo que es un componente, cambiará", señala Sirett.

Con menos partes, el tiempo de manufactura disminuirá, lo que también generará un costo menor.

Un aspecto fundamental para los fabricantes de aviones es que los elementos de fibra de carbono son más livianos que los que están hechos con aluminio.

"Lograr deshacerse de un kilo, representa un gran ahorro en la vida útil del avión", indica Sirett.

Cada uno puede economizar alrededor de US$1 millón, y el empleo de fibras de carbono podría reducir el peso de la aeronave hasta en un 20%.
Uso en aumento

Desde mediados de la década del 70, los aviones de pasajeros han utilizado algo de fibra de carbono en el armazón de los aparatos.

En la actualidad, el Dreamliner 787, el último modelo de Boeing, utiliza estos compuestos para la mitad de su estructura externa, incluyendo fuselaje y alas. Lo mismo ocurre con el Airbus A350 XWB.

El uso de este material ha permitido la creación de alas en forma de flecha (orientadas en un ángulo aproximado de 45° hacia la parte de atrás del avión), lo que disminuye el consumo de combustible en un máximo de 5%.
Avión Airbus

En el futuro, el diseño de las aeronaves podría ser muy distinto.

Pero ambas aeronaves siguen teniendo un diseño bastante convencional.

Sin embargo, la gran ventaja de usar fibras de carbono en vez de metal tradicional es que le da a los diseñadores muchísima más libertad al tratar de satisfacer las exigencias –en conflicto- de eficiencia aerodinámica, ahorro en el combustible y reducción en el ruido de los motores.

Así que lo más probable es que los aviones de pasajeros del futuro sean radicalmente diferentes.

Estos cambios podrían incluir diseños de fusión, en los que las alas se combinan con el fuselaje, como ocurre con algunos aviones militares que existen en la actualidad.
El futuro aeronáutico

Este tipo de diseño podría mejorar de manera significativa la relación de arrastre y levantamiento al momento de despegue del avión, lo que haría que la aeronave fuera mucho más eficiente en lo que respecta a la aerodinámica y disminuiría su peso.

Airbus develó recientemente sus propuestas para el futuro, y su idea se aparta de la concepción tradicional del fuselaje estrecho que luce como un tubo.

"Lograr deshacerse de un kilo representa un gran ahorro en la vida útil del avión"

Colin Sirett, director de investigaciones de Airbus

Visualiza al avión del 2050 con un cuerpo más ancho, curvo y con una forma que mejora el flujo de aire y proporciona más espacio interno.

Sus alas son más largas y más delgadas, lo que disminuye la relación de arrastre y permite ahorrar combustible. La cola tiene forma de "U", lo que funciona como una especie de escudo que disminuye el ruido del motor.

Los motores serán más confiables, por lo que no será necesario que el personal de tierra tenga que manipularlos con frecuencia para hacerles mantenimiento. Esto implica que podrán estar parcialmente embebidos en el armazón, lo que también mejora el consumo de combustible.

Puede que concepciones futurísticas como la descrita con anterioridad no lleguen más allá de la mesa de dibujos, pero con certeza se puede decir que ciertos elementos serán incorporados en todos los modelos de aeronaves en el futuro, en gran parte debido a la revolución de materiales, que está cambiando con rapidez todos los aspectos de la manufactura.



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Re: Cómo la fibra de carbono está revolucionando la aviación

Mensaje por Sun Tzu el 30/1/2014, 7:00 pm


Boeing: avión de carbono para disminuir "jetlag" (y competir con Airbus)
Lunes, 26 de septiembre de 2011



El flamante avión de Boeing, el nuevo Dreamliner 787 -al que la fabricante estadounidense apostó su viabilidad futura-, fue entregado al primer cliente, la aerolínea japonesa All Nipon Airways (ANA), con tres años de retraso.

El domingo se intercambiaron los títulos de propiedad, y ANA recibirá el aparato este martes. Los primeros trayectos domésticos están previstos para finales de octubre.


Calificado como la respuesta de Boeing a los últimos modelos de su rival europeo Airbus, el ligero Dreamliner 787 se presenta como el primer avión de largas distancias cuya cabina está diseñada para suavizar los efectos del jetlag, con sistemas de purificación de aire mejorados y ventanillas que se oscurecen electrónicamente para mitigar la luz exterior.

Fabricado enteramente de plásticos compuestos, a diferencia de los aparatos previos contruidos mayoritariamente de metal, promete ahorrar un 20% de combustible a la aerolínea, que podrá aterizar en aeropuertos pequeños y cumplir con las rutas programadas, aún cuando no cuente con la demanda de un avión de mayor capacidad.

Aunque el precio de venta se fijó en US$200 millones por unidad, la producción del primer Dreamliner ha costado miles de millones a Boeing, que debió posponer las entregas en siete oportunidades por problemas de ingeniería, demoras de los proveedores y huelgas sindicales.
Ligero y verde, la nueva norma

Tras los tropiezos que impidieron que el Dreamliner se entregara a los clientes en 2008 como previsto -entre ellos un incendio en la cabina durante pruebas realizadas el pasado enero- surgen dudas sobre si Boeing podrá cumplir con el objetivo de fabricar 10 aparatos al mes para 2013.
Gráfico comparativo

Boeing ha recibido 821 encargos de su Dreamliner, que para esas fechas estará compitiendo con el Airbus A350.

Éste ha sido diseñado también en base a fibra de carbono, luego que la apuesta de Boeing a los plásticos más eficientes y "verdes" fuera bien recibida en una industria aeronáutica en crisis.

Pero de acuerdo a algunos analistas, Boeing se fue de presupuesto en el programa 787. Aunque la empresa no ha revelado los costos de la accidentada producción del primer avión, informes de prensa en Estados Unidos estiman que rondaron los US$32.000 millones. Por ello algunos expertos en el sector dudan que el caballito de batalla de la compañía empiece a dar ganancias antes de 2020.

"Nunca han tenido un programa de aviones comerciales con tantos problemas; así que, sí, es un hito, pero los desafíos no están todos superados. Boeing todavía debe aceitar la cadena de producción, y debe hacer retoques a unos 40 aparatos, lo que llevará varios años", dijo el analista aeroespacial Scott Hamilton a la agencia de noticias Reuters.

Mientras tanto, el primer Dreamliner, pintado de blanco y azul, partirá de Seattle, Estados Unidos hacia Japón este martes, donde ANA aguarda su incorporación a la flota.


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Re: Cómo la fibra de carbono está revolucionando la aviación

Mensaje por Sun Tzu el 30/1/2014, 7:01 pm



















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