Il peso è tutto quando si tratta di macchine più pesanti dell'aria, e i progettisti hanno cercato continuamente di migliorare i rapporti di sollevamento per peso da quando l'uomo è salito in aria per la prima volta. I materiali compositi hanno svolto un ruolo importante nella riduzione del peso e oggi ci sono tre tipi principali in uso: resina epossidica rinforzata con fibra di carbonio, vetro e aramide; ce ne sono altri, come il boro rinforzato (esso stesso un composto formato su un nucleo di tungsteno).
Dal 1987 l'uso di materiali compositi nell'aerospaziale è raddoppiato ogni cinque anni e compaiono regolarmente nuovi composti.
I compositi sono versatili, utilizzati sia per applicazioni strutturali che per componenti, in tutti gli aeromobili e veicoli spaziali, dalle gondole e alianti in mongolfiera agli aerei di linea passeggeri, agli aerei da combattimento e allo Space Shuttle. Le applicazioni spaziano da velivoli completi come Beech Starship a gruppi alari, pale del rotore di elicotteri, eliche, sedili e custodie per strumenti.
I tipi hanno proprietà meccaniche diverse e sono utilizzati in diverse aree della costruzione di aeromobili. La fibra di carbonio, ad esempio, ha un comportamento alla fatica unico ed è fragile, come Rolls-Royce scoprì negli anni '60 quando l'innovativo motore a reazione RB211 con pale del compressore in fibra di carbonio si guastò catastroficamente a causa di colpi di uccelli.
Considerando che un'ala in alluminio ha una durata di fatica del metallo nota, la fibra di carbonio è molto meno prevedibile (ma migliora drasticamente ogni giorno), ma il boro funziona bene (come nell'ala del caccia tattico avanzato). Le fibre di aramide ("Kevlar" è un noto marchio proprietario di proprietà di DuPont) sono ampiamente utilizzate in fogli a nido d'ape per costruire paratie, serbatoi di carburante e pavimenti molto rigidi e molto leggeri. Sono inoltre utilizzati nei componenti delle ali anteriori e posteriori.
In un programma sperimentale, Boeing ha usato con successo 1.500 parti composite per sostituire 11.000 componenti metallici in un elicottero. L'uso di componenti a base composita al posto del metallo come parte dei cicli di manutenzione sta crescendo rapidamente nell'aviazione commerciale e di piacere.
Nel complesso, la fibra di carbonio è la fibra composita più utilizzata nelle applicazioni aerospaziali.
Ne abbiamo già toccati alcuni, come il risparmio di peso, ma ecco un elenco completo:
Con i costi del carburante in costante aumento e lobbying ambientale, il volo commerciale è sottoposto a pressioni sostenute per migliorare le prestazioni e la riduzione del peso è un fattore chiave nell'equazione.
Oltre ai costi operativi quotidiani, i programmi di manutenzione dell'aeromobile possono essere semplificati dalla riduzione del conteggio dei componenti e dalla riduzione della corrosione. La natura competitiva dell'attività di costruzione di aeromobili garantisce che ogni opportunità di riduzione dei costi operativi sia esplorata e sfruttata ove possibile.
La concorrenza esiste anche in campo militare, con una continua pressione per aumentare il carico utile e l'autonomia, le caratteristiche delle prestazioni di volo e la "sopravvivenza", non solo degli aerei ma anche dei missili.
La tecnologia composita continua ad avanzare e l'avvento di nuovi tipi come le forme di nanotubo di basalto e carbonio è sicuro di accelerare ed estendere l'uso del composito.
Quando si tratta di aerospaziale, i materiali compositi sono qui per restare.