Aplicaciones del titanio en la industria aeroespacial

1.Excepcional relación fuerza/peso (alta resistencia, baja densidad):El titanio tiene una densidad de aproximadamente 4,5 g/cm3, que es sólo el 60% del acero, pero su resistencia es comparable a muchos aceros de alta resistencia.Esto significa que para los mismos requisitos de resistencia y rigidez, el uso de aleaciones de titanio puede reducir significativamente el peso en comparación con el acero.La reducción de peso es un tema perpetuo en la industria aeroespacial;Cada kilogramo ahorrado se traduce en una eficiencia sustancial del combustible, un mayor alcance o una mayor capacidad de carga útil.

2.Excelente resistencia a la corrosión:Una capa de óxido densa y estable (TiO2) se forma en la superficie del titanio, lo que le da una resistencia extremadamente alta a la atmósfera, el agua de mar y los productos químicos comunes en el espacio aéreo (como el fluido hidráulico y el fluido de deshielo).Su resistencia a la corrosión es muy superior a la del acero inoxidableEsto mejora en gran medida la vida útil y la fiabilidad de los componentes al tiempo que reduce los costes de mantenimiento.

3. Buen rendimiento a altas temperaturas:Las aleaciones de titanio convencionales (como el Ti-6Al-4V) pueden funcionar de manera estable a largo plazo a 400-500 °C,mientras que algunas aleaciones de titanio especializadas de alta temperatura (como los compuestos intermetálicos Ti-Al) pueden soportar temperaturas de hasta 600 °C y superioresEsto lo hace ideal para componentes de secciones calientes de motores de aviones.

4. Compatibilidad con materiales compuestos:El titanio tiene un potencial de corrosión electroquímica similar a los compuestos de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP).Por lo tanto, el titanio se utiliza a menudo para sujetadores, soportes y uniones conectadas a componentes compuestos.

El motor es el "corazón" de un avión y el componente con el mayor uso de aleaciones de titanio (que representan aproximadamente el 25%-40% del peso total del motor).

Las hojas del ventilador:Las palas delanteras de los motores turbofan de alto empuje modernos (como el LEAP, GEnx) utilizan comúnmente aleaciones de titanio.Requieren una resistencia extremadamente alta para soportar enormes fuerzas centrífugas y posibles impactos de objetos extraños..

Discos y cuchillas de compresores:Los discos, cuchillas y carcasas de las fases de baja presión del compresor utilizan ampliamente aleaciones de titanio.materiales exigentes con alta resistencia, resistencia a la fatiga, y resistencia a la arrastre.

Las nacellas y los soportes del motor:Estos componentes estructurales también utilizan cantidades significativas de aleación de titanio para reducir el peso.

En la fuselaje de los aviones, las aleaciones de titanio se utilizan para estructuras de carga críticas, particularmente en áreas donde las aleaciones de aluminio tradicionales no pueden cumplir con los requisitos.

Componentes del tren de aterrizaje:El tren de aterrizaje debe soportar las inmensas fuerzas de impacto durante el aterrizaje y las cargas estáticas, por lo que es uno de los componentes de mayor carga en un avión.Las aleaciones de titanio de alta resistencia (como Ti-10V-2Fe-3Al) se utilizan para fabricar vigas de tren de aterrizaje críticas, apoyos y enlaces de par.

Las partes del ala y del fuselaje:Los componentes críticos de carga como la caja del ala central que conecta las alas al fuselaje, las pistas de las solapas y las vigas de quilla a menudo usan forjados de aleación de titanio de alta resistencia debido a las cargas concentradas.

Los elementos de fijación:Los remaches, pernos, tornillos y otros elementos de sujeción de aleación de titanio se utilizan ampliamente porque son fuertes, ligeros y resistentes a la corrosión.

Sistemas hidráulicos y tuberías:Debido a la excelente resistencia a la corrosión del titanio, a menudo se utiliza para fabricar sistemas complejos de tuberías hidráulicas, lo que garantiza una fiabilidad a largo plazo.

En el sector espacial, los beneficios de la reducción del peso son aún más significativos (relacionados directamente con la capacidad de lanzamiento),junto con la necesidad de soportar ambientes de temperaturas extremas y el vacío del espacio.

Los motores de cohetes:Los componentes de los motores de cohetes de combustible líquido como los tanques de propulsor, las turbomanchas y los inyectores utilizan aleaciones de titanio para resistir la corrosión del oxígeno líquido criogénico / hidrógeno y las altas presiones.

Los buques a presión:Los cilindros de gas de aleación de titanio utilizados para almacenar gases de alta presión (como el helio) y propulsores son ligeros, tienen alta resistencia a la presión y ofrecen buena confiabilidad.

Estructuras de satélites:Los soportes para satélites, los marcos de conexión, los barriles de los espejos de las cámaras y otros componentes estructurales utilizan aleaciones de titanio para cumplir con los estrictos requisitos de estabilidad estructural, diseño ligero,y alta rigidez en el entorno espacial.

Nave espacial tripulada:Las naves espaciales tripuladas como el Shenzhou y Soyuz utilizan aleaciones de titanio extensivamente en las estructuras de carga de sus módulos de retorno.