INTRODUCCIÓN

Los Materiales Compuestos en su concepto más genérico han sido utilizados por el hombre desde la antigüedad, tal vez el primer elemento que podemos considerar como realizado por material compuesto es el “adobe” producto realizado por “barro” y “paja” y que se ha utilizado a lo largo de la historia para construir algo tan importante como la vivienda.

El acero, elemento que encontramos en un gran número de productos que utilizamos en la vida diaria podemos considerarlo como un material compuesto, ya que está formado por la “unión” de Hierro y Carbono.

El Material Compuesto o Composite es el resultado de la unión de uno o varios materiales reforzantes (fibras) y un material ligante (resina) sin que se produzca reacción química entre ellos proporcionando un nuevo material con unas actuaciones en servicio que superan las de los materiales por separado o adquieren otras que por si solo no poseen.

Los materiales reforzante son fundamentalmente construidos por fibras de vidrio, carbono, boro, aramidas, metálica… y se usan en forma de tejidos, hilos, cintas, etc., tanto secos como preimpregnados en las resinas.

Los materiales ligantes son constituidos por resinas epoxi, fenolica, poliamidas, poliéster etc.

Los Materiales compuestos presentan hoy una gran importancia dentro de la industria en general y en la Aeroespacial en particular, debido a su continua aplicación en la fabricación de estructuras tanto primarias como secundarias, desplazando a los materiales metálicos.

Evolución de los Materiales Compuestos en la industria Aeroespacial:

Desde los primeros ingenios voladores siempre se ha requerido el uso de materiales de naturaleza orgánica (plásticos, resinas, fibras, colas...) para su construcción. La estructura tanto del fuselaje como de las superficies sustentadoras de los primeros aviones se construía a base de un armazón de madera (bambú, abeto, fresno) arriostrados con alambres de acero y cubiertas posteriormente con telas tensadas e impermeabilizadas mediante barnices celulósicos, siendo este el tipo de construcción estándar hasta los años 20 en que se comienza a utilizar el metal reemplazando a la madera.

En la década de los 80 es difícil encontrar algún avión que no lleve incorporado en mayor o menor cantidad elementos construidos con Materiales Compuestos sea cual sea el país en que se diseñe o construya el avión.

Aunque el desarrollo y aplicación de estos materiales se ha realizado fundamentalmente en la aviación militar, también se ha aplicado en la aviación comercial aunque en principio no con gran profusión ya que los tres principales aviones de los denominados de fuselaje ancho B747, DC-10 y L-1011 que entraron en servicio a principios de los años 70 y su competidor europeo el AIRBUS A300 años después no trajeron consigo grandes avances en la utilización de los materiales compuestos, salvo los conocidos de construcción de estructura secundaria (carenas, registros, paneles decorativos , etc.).

En 1978 Boeing anuncia una nueva familia de aviones de tecnología avanzada, el primero de ellos el B-757 para corto y medio alcance incorporo en su fabricación 1515 Kg de Materiales Compuestos, lo cual trajo consigo un ahorro de 675 Kg. de la estructura total, (El flaps de este avión se desarrollo y construyó en España, en CASA ).

En la aviación de ejecutivos o de aviones pequeños y medianos también es mayor cada vez la cantidad de Materiales Compuestos que se utilizan, llegando al ejemplo del avión Lear Fan “100” ( avión ejecutivo de 9 plazas) el cual posee ala, fuselaje, empenajes, hélices y eje de transmisión de Material Compuesto

LOS MATERIALES COMPUESTOS EN LA INDUSTRIA AERONAUTICA ESPAÑOLA.

A finales de la década de los años 60 se comenzó a construir en Construcciones Aeronáuticas S.A. (CASA) el avión F5 con licencia de Northrop para el Ejército del Aire español.

Con este proyecto se empezaron a utilizar las técnicas de fabricación de elementos utilizando materiales compuestos, principalmente en la realización de elementos encolados básicos y tipo sándwich

Posteriormente se continuo con la fabricación de elementos de materiales compuestos para diversos aviones, pudiendo dar una mención especial a la fabricación del timón de dirección construido con fibra de vidrio preimpregnada y núcleos de celdilla hexagonal, del avión comercial Boeing 727 del cual se construyeron más de 1000 elementos,

En el desarrollo y fabricación del avión de transporte militar y civil C212 se aplicaron las técnicas de fabricación de elementos de materiales compuestos en carenados, tapas y superficies móviles (flaps, timones y alerones).

A principios de la década de los 80 se comenzó a trabajar en estructuras de fibra de carbono con la fabricación del flaps del avión Boeing 757 el cual se siguió fabricando hasta finales de los años 90.

Este elemento de más de 5 metros de longitud estaba construido básicamente por un cuerpo de panel de abeja hexagonal, un larguero en forma de U en la zona de borde de ataque, dos revestimientos y un refuerzo en el borde de salida realizados todos con tejidos de fibra de carbono preimpregnados de resina epoxi, el borde de ataque estaba también constituido por costillas y carenas realizadas con el mismo material

A mediados de los años 80 se realizo en CASA dos prototipos de palas eólicas de 5 y 8 metros de longitud que sirvieron como modelos de diseño para su posterior fabricación en serie en otras empresas dando lugar a la fabricación de generadores eólicos para producir electricidad.

En el desarrollo y fabricación del avión entrenador español C101 se incremento considerablemente los elementos construidos con materiales compuestos, entre los que podemos citar trampas del tren principal, alerones, flaps,, carenas , registros, en fibra de vidrio con resina epoxi, el radome de morro y de cola en fibra de vidrio con resina de poliéster y los timones y capot de motor fabricados con la técnica de encolado en caliente de estructuras “sándwich” con adhesivos film, siendo el primer avión español al que se incorporo un elemento construido en fibra de carbono, las trampas del tren principal.

Con la incorporación de CASA al consorcio AIRBUS se construyeron diversos elementos de materiales compuestos en fibra de vidrio y Kevlar para los aviones A300B y A310 tales como la tapas del borde de salida del estabilizador y en el A310 lo timones de profundidad se realizaron el fibra de carbono.

En al avión A320 y posteriormente en toda la familia de aviones de fuselaje estrecho (A320, A321, A319, A318) de Airbus se desarrollo y fabrico la primera estructura primaria de fibra de carbono consistente en los revestimientos y costillas del estabilizador horizontal. Además de las tapas de borde de salida de dicho estabilizador y los timones de profundidad

En la actualidad se fabrican todos los estabilizadores horizontales de todos los aviones de Airbus en material de compuesto con fibras de carbono, habiéndose sustituido el tejido por cinta unidireccional que permite automatizar el proceso y disminuir los tiempos de fabricación.

Para implementar esta automatización de los procesos de fabricación mediante el encintado de forma automática de las distintas partes con cinta unidireccional (Fiber Placement) se construyo en el término de Illescas una nueva fábrica en la que se realiza la gran mayoría de los elemento que actualmente se construyen de materiales de fibra de carbono.

Como compensación por la compra de Ejército del Aire español de los aviones F18 se fabricaron en CASA varios elementos de Materiales Compuestos, considerando los mas importante el Aerofreno, los timones de dirección y los timones de profundidad.

Para el Avión de combate EFA se fabrican entre otras piezas los revestimientos del Ala

En el modelo A380 de Airbus considerado como el más grande del mundo de transporte de pasajeros (555) y que voló por primera vez el 27 de Abril de 2005 se incorpora la parte posterior del fuselaje seccion19 y sección 19.1 y parte de las costillas del ala realizado en fibra de carbono por técnicas de RTM y Fiber Placement, nuevas técnicas tecnológicas con las que se construirán la mayoría de los elementos de materiales compuestos en los próximos años.

En el modelo A350 se incorporan además de los elementos que ya se realizan para otros modelos los revestimientos superior e inferior de las alas también construidos con materiales de fibra de carbono.

 Para el avión de transporte militar A400M se fabrican entre otras piezas los revestimientos del estabilizador horizontal 

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