notícies

Ja a principis dels anys cinquanta,compostos reforçats amb fibra de vidrees van utilitzar en components no portants de les estructures d'helicòpters, com ara carenats i escotilles d'inspecció, tot i que la seva aplicació era força limitada.

L'avanç revolucionari en materials compostos per a helicòpters va tenir lloc a la dècada del 1960 amb el desenvolupament amb èxit de les pales del rotor de materials compostos reforçats amb fibra de vidre. Això va demostrar els avantatges destacats dels materials compostos (resistència a la fatiga superior, transferència de càrrega multicamí, característiques de propagació lenta de les esquerdes i la simplicitat del modelat per compressió), que es van materialitzar plenament en aplicacions de pales del rotor. Les debilitats inherents dels materials compostos reforçats amb fibra (baixa resistència al cisallament interlaminar i sensibilitat als factors ambientals) no van afectar negativament el disseny ni l'aplicació de les pales del rotor.

Mentre que les pales metàl·liques solen tenir una vida útil que no supera les 2000 hores, les pales de materials compostos poden assolir vides de més de 6000 hores, potencialment indefinides, i permeten un manteniment basat en l'estat. Això no només millora la seguretat dels helicòpters, sinó que també redueix significativament el cost del cicle de vida complet de les pales, generant beneficis econòmics substancials. El procés senzill i fàcil d'operar de modelat per compressió i curat per a materials compostos, combinat amb la capacitat d'adaptar la resistència, la rigidesa (incloses les característiques d'amortiment), permet millores i optimitzacions del perfil aerodinàmic més efectives en el disseny de les pales del rotor, així com l'optimització de la dinàmica estructural del rotor. Des de la dècada de 1970, la investigació sobre nous perfils aerodinàmics ha produït una sèrie de perfils de pales d'helicòpter d'alt rendiment. Aquests nous perfils aerodinàmics presenten una transició de dissenys simètrics a totalment corbats i asimètrics, aconseguint coeficients de sustentació màxima i nombres de Mach crítics significativament augmentats, coeficients d'arrossegament reduïts i canvis mínims en els coeficients de moment. Millores en les formes de les puntes de les pales del rotor: des de puntes rectangulars a puntes escombrades i còniques; puntes corbades cap avall amb escombrades parabòliques; fins a puntes BERP avançades d'escombrat prim, han millorat substancialment la distribució de la càrrega aerodinàmica, la interferència de vòrtex, les característiques de vibració i soroll, augmentant així l'eficiència del rotor.

A més, els dissenyadors van implementar una optimització integrada multidisciplinària de l'aerodinàmica i la dinàmica estructural de les pales del rotor, combinant l'optimització del material compost amb l'optimització del disseny del rotor per aconseguir un millor rendiment de les pales i una reducció de vibracions i soroll. En conseqüència, a finals de la dècada de 1970, gairebé tots els helicòpters de nova creació van adoptar pales de material compost, mentre que la modernització de models antics amb pales metàl·liques per pales de material compost va donar resultats notablement efectius.

Les principals consideracions per adoptar materials compostos en estructures d'estructura d'helicòpters inclouen: les complexes superfícies corbes dels exteriors dels helicòpters, juntament amb una càrrega estructural relativament baixa, que els fa adequats per a la fabricació de materials compostos per millorar la tolerància als danys estructurals i garantir un funcionament segur i fiable; la demanda de reducció de pes en les estructures d'estructura tant per a helicòpters utilitaris com d'atac; i els requisits per a estructures d'absorció de xocs i disseny furtiu. Per abordar aquestes necessitats, l'Institut de Recerca de Tecnologia Aplicada a l'Aviació de l'Exèrcit dels EUA va establir el Programa Avançat de Fuselatges Compostos (ACAP) el 1979. Des de la dècada de 1980, quan helicòpters com el Sikorsky S-75, el Bell D292, el Boeing 360 i l'European MBB BK-117 amb fuselatges totalment compostos van començar els vols de prova, fins a la reeixida integració per part de Bell Helicopter de les ales i el fuselatge compostos del V-280 el 2016, el desenvolupament d'helicòpters amb fuselatges totalment compostos ha fet avenços significatius. En comparació amb els avions de referència d'aliatge d'alumini, les estructures d'aeronau compostes ofereixen beneficis substancials pel que fa al pes de l'estructura, els costos de producció, la fiabilitat i la mantenibilitat, complint els objectius del programa ACAP, tal com es descriu a la Taula 1-3. En conseqüència, els experts afirmen que la substitució de les estructures d'aeronau d'alumini per estructures compostes té una importància comparable a la transició dels anys 40 de les estructures de fusta i tela a les metàl·liques.

Naturalment, l'abast de l'ús de materials compostos en les estructures de l'estructura de l'avió està estretament lligat a les especificacions de disseny dels helicòpters (mètriques de rendiment). Actualment, els materials compostos representen entre el 30% i el 50% del pes de l'estructura de l'avió en helicòpters d'atac mitjans i pesants, mentre que els helicòpters de transport militar/civil utilitzen percentatges més alts, arribant al 70% i al 80%. Els materials compostos s'utilitzen principalment en components del fuselatge com ara la botavara de cua, l'estabilitzador vertical i l'estabilitzador horitzontal. Això serveix per a dos propòsits: la reducció de pes i la facilitat de formar superfícies complexes com ara els estabilitzadors verticals canalitzats. Les estructures d'absorció d'impactes també utilitzen materials compostos per aconseguir un estalvi de pes. Tanmateix, per a helicòpters lleugers i petits amb estructures més senzilles, càrregues més baixes i parets primes, l'ús de materials compostos pot no ser necessàriament rendible.