Científicos del Instituto de Aviación de Moscú (MAI) han probado una tecnología para fabricar piezas a partir de materiales compuestos ultrafinos. Los elementos del armazón del ala, el fuselaje y la cola de la aeronave se vuelven entre un 20 y un 25% más ligeros.

Según los representantes del MAI, la tecnología de compuestos ultrafinos ya se utiliza en medicina y electrónica, pero se ha adaptado por primera vez para piezas de aviación. El grosor de una capa de este material es de solo 0,05 mm, pero en términos de resistencia no es inferior a un compuesto estándar, cuya capa es 2,6 veces más gruesa. El mayor efecto se logra donde cada gramo es importante, en aeronaves ligeras de carga media y baja.

¿Cuál es la esencia técnica?

El compuesto se ensambla a partir de monocapas individuales de fibra impregnadas con un aglutinante. Para que el material sea fuerte y rígido en diferentes direcciones, las capas se colocan en diferentes ángulos. El grosor estándar de la capa es de 0,13 mm, y se necesitan al menos siete de estas capas. Si los cálculos requieren un compuesto de 0,20 mm de grosor, se deben usar dos capas estándar, lo que da 0,06 mm de material extra y aumenta el peso de la pieza. El compuesto ultrafino permite lograr el grosor deseado sin exceso de material.

¿Cómo se verificó?

Nikolay Turbin, jefe del laboratorio del MAI, dijo que el trabajo se llevó a cabo por etapas: se desarrollaron modelos informáticos del material basados en los datos del fabricante, se fabricaron y probaron muestras, comparándolas con las estándar. Con la ayuda de un tomógrafo y un microscopio, se verificó la cantidad de defectos internos que afectan la resistencia, como los vacíos microscópicos. El material también se investigó bajo carga. Como resultado del trabajo, los modelos se calibraron y se formularon recomendaciones para la producción.

En el proyecto participaron especialistas del laboratorio de «Modelado de estructuras compuestas» del Instituto de la Escuela de Ingeniería Avanzada y del laboratorio de «Resistencia» del Centro de Estructuras Compuestas del MAI.

¿Dónde se puede aplicar?

El desarrollo está dirigido principalmente a aeronaves ligeras de carga media y baja, donde la reducción de masa produce el máximo efecto. Se trata de elementos del armazón del ala, el fuselaje y la cola. En el futuro, la tecnología también podría encontrar aplicación en proyectos más grandes donde ya se utilizan compuestos: por ejemplo, en el diseño del MS-21, la proporción de materiales compuestos poliméricos alcanza el 30-40%, y el ala está hecha de plásticos de carbono nacionales. Sin embargo, para elementos de alta carga se requieren pruebas y certificaciones adicionales.