Debido titanio utilizado en aplicaciones aeroespaciales?


La respuesta corta es para ahorrar peso. Ahorro de peso es como encontrar oro diseñadores y operadores de aeronaves. Los aviones comerciales puede acumular 100.000 horas de tiempo de vuelo durante un período de 30 años. Como regla general, una disminución de 1% en peso producirá un 0,75% de ahorro en consumo de combustible. Tres cuartos de punto porcentual puede no parecer mucho, pero se suma rápido. El costo es de alrededor de $ 5.000 por hora de volar un Boeing 737. Esto significa la reducción de peso del uno por ciento reduciría los costos de combustible de $ 37.50 por hora. Si la aeronave opera 12 horas al día durante 300 días al año, que se suma a 135.000 dólares por año, o unos $ 4 millones durante la vida del avión. Ahora imagine que usted es la persona a cargo de Southwest Airlines a reducir los costos, y ahora se puede ver la importancia del peso de la aeronave.

Aquí son la densidad y las fortalezas de retorno (la tensión a la que el material muestra una deformación permanente significativa) de los tres principales materiales estructurales aproximado:




  • Acero pesa 0,3 libras por pulgada cúbica, y tiene un límite elástico de 100.000 psi (libras por pulgada cuadrada).
  • Aluminio pesa 0,1 libras por pulgada cúbica, y tiene un límite de elasticidad de 35000 psi. Se trata de un tercio del peso del acero y un tercio de la fuerza.
  • El titanio pesa 0,15 libras por pulgada cúbica, y tiene un límite elástico de 100.000 psi. Él tiene la fuerza del acero en la mitad del peso.

Sobre la base de estas propiedades, es bastante claro que en titanio altamente estresado se debe utilizar para mantener el peso, y el aluminio debe ser usado donde la tensión es baja.

Otra ventaja significativa de que el titanio para aluminio es que puede con soporte temperaturas mucho más altas que el aluminio. El límite de temperatura para el aluminio es de aproximadamente 300F, mientras que algunas aleaciones de titanio se pueden utilizar hasta aproximadamente 1000F. Para las aerolíneas comerciales no es un problema, pero la piel exterior de la SR-71 Blackbird viajes a Mach 3 podría llegar a 500F, con bordes y áreas principales en torno a los motores de todo 1000F.

Titanio en turbinas de gas

El titanio también se utiliza en los motores que hoy el poder de la turbina de gas de aviones civiles y militares. El titanio se usa generalmente en las etapas de compresión de los motores de turbina. El propósito de la sección del compresor de una turbina de gas es aumentar la presión y la densidad del aire antes de la combustión. A medida que el aire se comprime, su temperatura aumenta, y cada fase se vuelve más caliente. Debido a esto, varias aleaciones de titanio se utilizan a menudo en la primera y subsiguientes etapas del compresor. Las primeras etapas típicamente usan aleación de titanio Ti-6Al-4V, que es el más común, y es bueno hasta aproximadamente 660F. Los siguientes pasos pueden utilizar Ti-6Al-2Sn-4zr-2Mo, que tiene buena resistencia a alrededor de 950F.

Inconvenientes de titanio

El titanio es un material de gran donde se requiere alta resistencia y bajo peso, pero tiene algunas desventajas:

  • Es materiales más caros tales como el acero y el aluminio.
  • Es difícil de trabajar.
  • Tiene una resistencia a la fractura bajo, lo que significa que las grietas más pequeñas pueden causar una falla catastrófica de titanio con otros metales.

A pesar de estos aspectos negativos, el titanio es un material excelente para aeronaves y sus motores cuando el entorno exigente justifica el gasto adicional.

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