As bordas de ataque das asas da aeronave devem atender a um conjunto de características muito exigentes. Uma nova pesquisa mostra que uma combinação de espuma de metal composto de aço (CMF) e resina epóxi tem características mais desejáveis ​​para uso como um material de ponta do que o alumínio atualmente em uso generalizado.

"Chamamos nosso material híbrido de 'CMF infundido, '"diz Afsaneh Rabiei, autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e professor de engenharia mecânica e aeroespacial na NC State. "E embora o CMF infundido tenha aproximadamente o mesmo peso do alumínio, é mais resistente e tem outras características que o tornam mais atraente para o desempenho de vôo, ponto de vista de segurança e eficiência de combustível. "

CMF é uma espuma que consiste em oco, esferas metálicas - feitas de materiais como aço inoxidável ou titânio - embutidas em uma matriz metálica feita de aço, alumínio ou ligas metálicas. Para este estudo, os pesquisadores usaram aço-aço CMF, o que significa que ambas as esferas e a matriz foram feitas de aço. Trabalhos anteriores descobriram que a espuma de metal é extremamente resistente:ela pode resistir a tiros de calibre .50, resistir a altas temperaturas, e bloquear a pressão de explosão de tiros incendiários de alto explosivo.

O CMF infundido é feito por imersão do CMF aço-aço em uma resina epóxi hidrofóbica e usando forças de vácuo para puxar a resina para as esferas ocas e para poros muito menores encontrados na própria matriz de aço. Isso resulta em cerca de 88 por cento dos poros do CMF sendo preenchidos com resina epóxi.

Os pesquisadores então testaram o CMF infundido e o alumínio de grau aeroespacial para ver como eles se saíram em três áreas:ângulo de contato, que determina a rapidez com que a água flui de um material; adesão de insetos, ou quão bem as partes do bug aderiram ao material; e desgaste de partículas, ou quão bem o material resiste à erosão. Todos esses fatores afetam o desempenho da vanguarda de uma asa de aeronave.

O ângulo de contato é uma medida de quão bem a água se acumula em uma superfície. Quanto menor o ângulo de contato de um material, quanto mais a água se agarra à superfície. Isso é relevante para asas de aeronaves porque o acúmulo de água em uma asa pode afetar o desempenho da aeronave. Os pesquisadores descobriram que o CMF infundido tinha um ângulo de contato 130% maior do que o alumínio - uma melhora significativa.

A adesão do inseto é medida de duas maneiras:pela altura máxima de resíduo de inseto que se acumula em um material, e pela quantidade de área coberta por resíduos de insetos na superfície de um material. Novamente, O CMF infundido superou o alumínio - em 60% em relação à altura máxima, e 30% em relação à superfície coberta.

Os pesquisadores também realizaram experimentos de explosão de areia para simular a erosão causada pelo desgaste que ocorre ao longo do tempo quando as asas da aeronave estão em uso. Os pesquisadores descobriram que, enquanto a explosão de areia aumentou a rugosidade da superfície para CMF infundido, ainda se saiu melhor do que o alumínio. Por exemplo, no seu pior, O CMF infundido ainda tinha um ângulo de contato 50 por cento maior do que o do alumínio.

Em outras palavras, o CMF infundido reteve suas propriedades por meio de erosão e desgaste, o que indica que daria aos componentes de asa de ponta uma vida útil mais longa - e reduziria os custos associados à manutenção e substituição.

"O alumínio é atualmente o material de escolha para fazer a vanguarda das asas de aeronaves de asas fixas e rotativas, "Rabiei diz." Nossos resultados sugerem que o CMF infundido pode ser um substituto valioso, oferecendo melhor desempenho com o mesmo peso.

"Pela mesma razão, os resultados sugerem que poderíamos usar diferentes materiais para a matriz ou esferas para criar uma combinação que tem um desempenho tão bom quanto o alumínio convencional em uma fração do peso. De qualquer jeito, você está melhorando o desempenho e a eficiência de combustível. "