Estructuras laminadas - Laminated structures 

Los materiales compuestos consisten en una combinación de materiales que se mezclan para conseguir unas propiedades estructurales específicas. Los materiales individuales no se disuelven o fusionan completamente en el compuesto, sino que actúan juntos como uno solo. Normalmente, los componentes pueden identificarse físicamente al interactuar unos con otros. Las propiedades del material compuesto son superiores a las de los materiales individuales con los que está construido.

Un material compuesto avanzado está hecho de un material fibroso incrustado en una matriz de resina, generalmente laminado con fibras orientadas en direcciones alternas para dar resistencia y rigidez al material. Los materiales fibrosos no son nuevos; la madera es el material estructural fibroso más común conocido por el hombre.

Las aplicaciones de los materiales compuestos en las aeronaves incluyen:

• Carenados 
• Superficies de control de vuelo 
• Puertas del tren de aterrizaje 
• Paneles del borde de ataque y de salida del ala y del estabilizador 
• Componentes interiores 
• Vigas y tablas del suelo 
• Estructura primaria del estabilizador vertical y horizontal en aviones grandes 
• Estructura primaria del ala y del fuselaje en aviones grandes de nueva generación 
• Palas de los motores de turbina 
• Hélices

Principales componentes de un laminado - Major Components of a Laminate 

Un material isotrópico tiene propiedades uniformes en todas las direcciones. Las propiedades medidas de un material isotrópico son independientes del eje de la prueba. Los metales como el aluminio y el titanio son ejemplos de materiales isotrópicos.

Una fibra es el elemento principal de carga del material compuesto. El material compuesto sólo es fuerte y rígido en la dirección de las fibras. Los materiales compuestos unidireccionales tienen propiedades mecánicas predominantes en una dirección y se dice que son anisótropos, ya que tienen propiedades mecánicas y/o físicas que varían con la dirección en relación con los ejes de referencia naturales inherentes al material. Los componentes fabricados con materiales compuestos reforzados con fibras pueden diseñarse de manera que la orientación de las fibras produzca propiedades mecánicas óptimas, pero sólo pueden aproximarse a la verdadera naturaleza isotrópica de los metales, como el aluminio y el titanio.

Una matriz soporta las fibras y las une en el material compuesto. La matriz transfiere cualquier carga aplicada a las fibras, mantiene las fibras en su posición y orientación elegida, proporciona al material compuesto resistencia al medio ambiente y determina la temperatura máxima de servicio de un material compuesto.

Características de resistencia - Strength 

Las propiedades estructurales, como la rigidez, la estabilidad dimensional y la resistencia de un laminado compuesto, dependen de la secuencia de apilamiento de las capas. La secuencia de apilamiento describe la distribución de las orientaciones de las capas en el espesor del laminado. A medida que aumenta el número de capas con orientaciones elegidas, son posibles más secuencias de apilamiento. Por ejemplo, un laminado simétrico de ocho capas con cuatro orientaciones diferentes tiene 24 secuencias de apilamiento diferentes.

Orientación de las fibras - Fiber Orientation 

La resistencia y la rigidez de un compuesto depende de la secuencia de orientación de las capas. El rango práctico de resistencia y rigidez de la fibra de carbono se extiende desde valores tan bajos como los proporcionados por la fibra de vidrio hasta tan altos como los proporcionados por el titanio. Esta gama de valores viene determinada por la orientación de las capas con respecto a la carga aplicada. La selección adecuada de la orientación de las capas en los materiales compuestos avanzados es necesaria para proporcionar un diseño estructuralmente eficiente. La pieza puede requerir capas de 0° para reaccionar a las cargas axiales, capas de ±45° para reaccionar a las cargas de cizallamiento y capas de 90° para reaccionar a las cargas laterales. Dado que los requisitos de diseño de la resistencia son una función de la dirección de la carga aplicada, la orientación y la secuencia de los pliegues deben ser correctas. Durante una reparación, es fundamental sustituir cada lona dañada por otra del mismo material y orientación.

Las fibras de un material unidireccional van en una dirección y la resistencia y la rigidez son sólo en la dirección de la fibra. La cinta preimpregnada (prepreg) es un ejemplo de orientación unidireccional de las capas.

Las fibras de un material bidireccional van en dos direcciones, normalmente separadas por 90°. Un tejido liso es un ejemplo de orientación bidireccional de las capas. Estas orientaciones de las capas tienen resistencia en ambas direcciones, pero no necesariamente la misma.

Las capas de una composición cuasi-isotrópica se apilan en una secuencia de 0°, -45°, 45° y 90° o en una secuencia de 0°, -60° y 60°. Estos tipos de orientación de las capas simulan las propiedades de un material isotrópico. Muchas estructuras aeroespaciales de materiales compuestos están hechas de materiales cuasi-isotrópicos.

Reloj de urdimbre - Warp Clock 

La urdimbre indica las fibras longitudinales de un tejido. La urdimbre es la dirección de alta resistencia debido a la rectitud de las fibras. El reloj de urdimbre se utiliza para describir la dirección de las fibras en un diagrama, hoja de especificaciones u hojas del fabricante. Si el reloj de urdimbre no está disponible en el tejido, la orientación se pone por defecto a cero cuando el tejido sale del rollo. Por lo tanto, 90° con respecto a cero es el ancho de la tela en sentido transversal.