¿Cómo se comparan GFRP y CFRP?

La razón para usar fibra de vidrio en cubiertas de cúpula es simple: Transparencia electromagnética. La fibra de carbono conduce la electricidad, por lo que absorberá gran parte de lo que la antena irradia o "escucha". Las fibras de vidrio son buenos aislantes y transparentes a las ondas de radar.

El motivo de la fibra de vidrio en las superficies orientadas hacia adelante es la tolerancia al impacto. En comparación con la fibra de carbono, las fibras de vidrio tienen un mayor alargamiento a la fractura y son un material homogéneo. Primero al punto de elongación:

La absorción de energía es la integral bajo la curva tensión-deformación , y una mayor elongación en la fractura le da a la fibra de vidrio mejores cualidades de absorción de energía. Las cargas máximas para el carbón pueden ser un poco más altas, pero el carbón se rompe con un alargamiento de menos del 2 %, mientras que el vidrio se estira hasta el 5 % antes de romperse. Ambos, sin embargo, son inferiores a la mayoría de los metales que tienen una fase de deformación plástica antes de la ruptura.

El segundo punto se basa en la naturaleza anisotrópica de la fibra de carbono: cuando una fibra de carbono se carga en una dirección opuesta a su eje longitudinal, se romperá con facilidad. El vidrio, al ser un material isotrópico, tiene la misma resistencia en todas las direcciones, por lo que un compuesto de fibra de vidrio es mucho mejor para soportar cargas arbitrarias y de impacto.

Ahora que la pregunta es mucho más general, aquí están las principales diferencias:

• El precio debe ser lo primero en esta lista. La fibra de vidrio es muy barata en comparación con la fibra de carbono. Si busco los precios del material tejido en Aircraft Spruce, una yarda de tela de grafito de 50" cuesta alrededor de 30 USD , mientras que una tela de vidrio E comparable cuesta menos de 10 USD .
• Le sigue la densidad: la fibra de carbono pesa 1,7 g/mm³, pero la fibra de vidrio pesa 2,5 g/mm³. Ambos tienen una resistencia similar, por lo que una estructura de carbono será fácilmente más liviana que una estructura de fibra de vidrio.
• Rigidez: la fibra de carbono es unas tres veces más rígida que la fibra de vidrio. Las variedades extremas, como las fibras de carbono a base de brea, pueden ser hasta 10 veces más rígidas, pero ofrecen pocos beneficios. La mayor rigidez produce menos flexión de un larguero de ala bajo la misma carga. Los planeadores de clase abierta necesitan tapas de mástil de fibra de carbono, o sus alas tendrían demasiado diedro en vuelo.
• Diámetro de fibra: Las fibras de vidrio son mucho más gruesas que las fibras de carbono, lo que las hace mejores en cargas de compresión. Las fibras más finas necesitan un mejor soporte de la matriz de epoxi contra el pandeo.

Ya mencioné la conductividad, pero aún no se ha mencionado una consecuencia divertida de la naturaleza anisotrópica de la fibra de carbono: a lo largo de su eje de fibra, las fibras de carbono tienen un coeficiente negativo de expansión térmica . Cuando se combina con la cantidad adecuada de resina epoxi, esto permite construir estructuras que mantienen su longitud constante cuando cambia la temperatura. Sin embargo, tenga en cuenta que la estructura aún se expandirá perpendicular al eje de la fibra cuando se calienta.

Otra peculiaridad es que la transparencia se invierte en el espectro óptico de las ondas electromagnéticas. Ahora el vidrio es transparente y el carbón es opaco. Esto hizo que los diseñadores del primer fuselaje de fibra de carbono instalaran una bombilla en el tubo de cola, por lo que la inspección previa al vuelo se puede realizar de la misma manera que se realiza en los planeadores de fibra de vidrio.