• Home
  • Chimie
  • Astronomie
  • Énergie
  • La nature
  • Biologie
  • Physique
  • Électronique
  •  science >> Science >  >> Chimie
    La mousse de métal composite surpasse l'aluminium pour une utilisation dans les ailes d'avion

    Crédit :CC0 Domaine public

    Les bords d'attaque des ailes d'avion doivent répondre à un ensemble de caractéristiques très exigeant. De nouvelles recherches montrent qu'une combinaison de mousse métallique composite d'acier (CMF) et de résine époxy présente des caractéristiques plus souhaitables pour une utilisation en tant que matériau de pointe que l'aluminium actuellement largement utilisé.

    "Nous appelons notre matériau hybride" CMF infusé, '" dit Afsaneh Rabiei, auteur correspondant d'un article sur le travail et professeur de génie mécanique et aérospatial à NC State. « Et bien que le CMF infusé ait à peu près le même poids que l'aluminium, il est plus résistant et a d'autres caractéristiques qui le rendent plus attrayant pour une performance de vol, point de vue de la sécurité et de l'efficacité énergétique."

    CMF est une mousse qui se compose de creux, des sphères métalliques - constituées de matériaux tels que l'acier inoxydable ou le titane - noyées dans une matrice métallique en acier, alliages d'aluminium ou métalliques. Pour cette étude, les chercheurs ont utilisé l'acier-acier CMF, ce qui signifie que les sphères et la matrice étaient en acier. Des travaux antérieurs ont montré que la mousse métallique est remarquablement résistante :elle peut résister à des cartouches de calibre .50, résister aux hautes températures, et bloquer la pression de souffle des tours incendiaires hautement explosifs.

    Le CMF infusé est fabriqué en immergeant le CMF acier-acier dans une résine époxy hydrophobe et en utilisant des forces de vide pour tirer la résine à la fois dans les sphères creuses et dans des pores beaucoup plus petits trouvés dans la matrice en acier elle-même. Il en résulte qu'environ 88 pour cent des pores du CMF sont remplis de résine époxy.

    Les chercheurs ont ensuite testé à la fois le CMF infusé et l'aluminium de qualité aérospatiale pour voir leurs performances dans trois domaines :angle de contact, qui détermine à quelle vitesse l'eau s'écoule d'un matériau ; adhérence des insectes, ou à quel point les pièces d'insectes sont restées collées au matériau ; et l'usure des particules, ou à quel point le matériau résiste à l'érosion. Tous ces facteurs affectent les performances du bord d'attaque d'une aile d'avion.

    L'angle de contact est une mesure de la façon dont l'eau perle sur une surface. Plus l'angle de contact d'un matériau est faible, plus l'eau s'accroche à la surface. Ceci est pertinent pour les ailes d'avion car l'accumulation d'eau sur une aile peut affecter les performances de l'avion. Les chercheurs ont découvert que le CMF infusé avait un angle de contact 130% plus élevé que l'aluminium, une amélioration significative.

    L'adhérence des insectes se mesure de deux manières :par la hauteur maximale de résidus d'insectes qui s'accumulent sur un matériau, et par la superficie couverte par les résidus d'insectes à la surface d'un matériau. De nouveau, Le CMF infusé a surpassé l'aluminium de 60 % en ce qui concerne la hauteur maximale, et de 30 % par rapport à la surface couverte.

    Les chercheurs ont également mené des expériences de grenaillage pour simuler l'érosion causée par l'usure qui se produit au fil du temps lorsque les ailes d'avion sont utilisées. Les chercheurs ont découvert que, tandis que le grenaillage a augmenté la rugosité de surface pour le CMF infusé, il s'en sort toujours mieux que l'aluminium. Par exemple, au pire, Le CMF infusé avait toujours un angle de contact 50 pour cent supérieur à celui de l'aluminium.

    En d'autres termes, le CMF infusé a conservé ses propriétés par érosion et usure, ce qui indique qu'il donnerait aux composants d'aile de pointe une durée de vie plus longue et réduirait les coûts associés à l'entretien et au remplacement.

    « L'aluminium est actuellement le matériau de choix pour la fabrication du bord d'attaque des ailes d'avions à voilure fixe et tournante, ", dit Rabiei. "Nos résultats suggèrent que le CMF infusé peut être un remplacement précieux, offrant de meilleures performances pour le même poids.

    "Par la même occasion, les résultats suggèrent que nous pourrions utiliser différents matériaux pour la matrice ou les sphères afin de créer une combinaison aussi performante que l'aluminium conventionnel à une fraction du poids. Dans les deux cas, vous améliorez les performances et l'efficacité énergétique."


    © Science https://fr.scienceaq.com