¿Cómo se unen los materiales compuestos en los aviones?

Idealmente, los compuestos de fibra están unidos y conectados por una junta de bufanda . La relación de bufanda está determinada por la relación entre la resistencia a la tracción de la fibra y la resistencia al corte de la resina. Si tu fibra toma 3000 N/mm², la resina transmite 20 N/mm² y el contenido de fibra es del 60%, la relación es 1:90, por lo que sería necesario unir una capa de composite de 1 mm de espesor en una longitud de 90 mm. En realidad, no es práctico lograr tal proporción, por lo que se utilizan juntas traslapadas cuando las autoridades de certificación las aceptan. Este es el caso de los parapentes de material compuesto, donde encontrarás tanto juntas biseladas como solapadas.

En los primeros días de los aviones compuestos motorizados, los compuestos de fibra se veían teniendo en cuenta la experiencia del aluminio y se trataban con los mismos métodos. Por lo tanto, el ventilador de Leary sus contemporáneos tuvieron que usar juntas de remaches en toda la estructura. La idea era que al remachar la estructura del avión se pudiera desmontar más fácilmente para su inspección y reparación. El remachado de compuestos de fibra de carbono es bastante problemático: es necesario utilizar costosos sujetadores de titanio porque los remaches de aluminio se corroerían rápidamente cuando entraran en contacto eléctrico con las fibras de carbono electroquímicamente mucho más nobles. Perforar y avellanar agujeros corta las mismas fibras que intenta conectar, por lo que debe duplicar el grosor de la pared que se destruye con el remache. Pero la FAA aún insistía en los remaches, incluso los largueros de los paneles estaban remachados, cuando la unión habría sido la solución más sensata.

Los ingenieros aeronáuticos tienen una expresión para los compuestos que se tratan como metal: Aluminio negro. El LearFan era aluminio negro puro. Muchos de los ingenieros en este proyecto terminaron con Beech cuando produjeron Starship , por lo que también se transfirieron muchas de las mismas técnicas. Al menos, el Starship tenía un caparazón de fuselaje que se colocó sobre un mandril y luego se cortó justo detrás de la sección de la cabina para sacar el mandril. Luego, el empalme de las dos secciones del fuselaje se realizó mediante una junta de solapa cónica; si quieres, una forma práctica de hacer un porro no del todo tipo bufanda.

Hoy tenemos una nueva generación de ingenieros que poco a poco aceptan que la naturaleza de las estructuras compuestas requiere sus propios métodos de tratamiento. Pero seguirá encontrando uniones remachadas incluso en estructuras compuestas modernas. Los viejos hábitos son difíciles de romper.

Una buena razón para remachar es evitar que se despeguen los bordes de una unión unida. Los ingenieros sin experiencia remachan sus compuestos, una vez que obtienen algo de experiencia, cambian a la unión y, con mucha experiencia, agregan remaches nuevamente.

¿Qué hay de 'Puente de Hierro'?

^{Fuente: Wikipedia}

las uniones eran similares a las que usaría un carpintero. Entonces, usando el método tradicional para un nuevo material, el hierro. Parece que están haciendo lo mismo con la fibra de carbono.

http://www.bbc.co.uk/history/british/victorians/iron_bridge_01.shtml

Los videos de lapso de tiempo del 787 muestran el fascinante fuselaje principal.

En las estructuras compuestas, los remaches se utilizan en lugar de la unión, no por su rendimiento superior. Una junta unida correctamente diseñada siempre es más fuerte que la mejor junta remachada o atornillada. La razón principal para usar remaches o pernos es que el rendimiento DURANTE LARGO PLAZO es predecible, mientras que las uniones unidas pueden estar sujetas a deterioro debido a factores ambientales. Es mejor tener una unión remachada con el 50% de la resistencia máxima teórica (que retiene su capacidad de carga durante toda la vida útil), que tener una unión superior que puede deteriorarse. Además, como cuestión secundaria, las uniones pegadas son prácticas solo hasta cierto grosor, por encima del cual es mejor usar pernos.