Sunset view of airplane on airport runway under dramatic sky in Hobart,Tasmania, Australia. Aviation technology and world travel concept.

Entenda como o alumínio é essencial para o desenvolvimento da aviação

Responsável por até 80% do peso estrutural de uma aeronave, material oferece alta resistência e extrema leveza para o setor

A aviação moderna e a exploração aeroespacial durante e após a Segunda Guerra Mundial não teriam sido possíveis sem o alumínio, de acordo com a entidade americana The Aluminum Association.

A alta resistência e extrema leveza do metal o tornaram um material de excelência para esses segmentos. Por isso, o alumínio está presente na fuselagem, estrutura interna, superfície das asas, painéis de controle e rebites, entre outras partes, além de responder por até 80% do peso estrutural de uma aeronave.

Entre as demais vantagens, vale citar que o alumínio é um ótimo dissipador de calor, o que permite voos a altíssimas velocidades com conforto térmico. O material é altamente resistente a repetidos ciclos de carga e descarga, sendo empregado em diversos componentes de segurança.

Evolução da tecnologia
No decorrer do tempo, as ligas de alumínio aplicáveis em aeronaves evoluíram no que tange à tecnologia. No entanto, de maneira geral, requerem um grau de leveza maior (ou densidade mais baixa), alta resistência mecânica e resistência à fadiga.

De 1920 a 1980, segundo Luiz Henrique Caveagna, diretor-geral da Termomecanica, as ligas mais utilizadas no setor foram as das séries 2000 e 7000 (alumínio-cobre e alumínio-zinco, respectivamente), com adição de outros elementos que conferiam as características desejadas.

“Era comum o uso das ligas AA2014, AA2219, AA2024, AA2519, AA7075 e AA7475 nas aeronaves, sob forma de chapas, placas para os fabricantes, forja e extrusão, com vários tratamentos térmicos específicos”, conta o executivo.

A partir de 1980, houve o desenvolvimento de ligas de alumínio contendo lítio com o objetivo de melhorar a performance das aeronaves. Inicialmente, foram introduzidas estas ligas:

  • AA8090 (2,45% em peso de lítio e 1,93% cobre);
  • AA2090 (2,2% lítio e 2,7% cobre);
  • AA2091 (2,0 % lítio e 2,1 % cobre).

Todas elas contêm zircônio na faixa de 0.10% em peso. 

Nos anos 1990, devido aos bons resultados obtidos no consumo de combustível, aumento da velocidade e menor peso dos aviões, foram criadas ligas de lítio mais sofisticadas, como a CP276, uma liga AA2090 à qual foi adicionado o magnésio. Os usos foram desde a estrutura da fuselagem, passando pela fixação dos bancos até os flaps.

De acordo com o executivo, como parte considerável do peso de uma aeronave é constituída por ligas de alumínio, sua evolução também possibilitou a redução do tempo de viagem.

“Uma aeronave dos anos 1990 que fazia o percurso entre São Paulo e Londres em 14 horas, hoje faz o mesmo percurso em 11 horas, com economia de combustível e menor agressão ao meio ambiente”, comenta o diretor da Termomecanica.  

Entre as inovações do segmento, está a utilização das ligas 2219 e 2014 nos sistemas de lançamentos e em tanques de foguetes. Hoje em dia, o combustível usado é o hidrogênio líquido e o oxigênio é o oxidante. Assim, as propriedades criogênicas exigidas são um fator importante de compatibilidade dessas ligas com tais sistemas.

Materiais compostos
A partir do início da produção do Boeing 787, em 2007, e do Airbus 350, em 2010, primeiros aviões com fibras de carbono como material principal, foi possível observar a redução do volume de alumínio – mas não do seu valor.

Fernando Fernandez, engenheiro de produto com larga experiência no setor aeronáutico, explica que apesar do uso crescente dos materiais compostos, eles são mais caros. Por isso, as ligas de alumínio avançadas, mais baratas e viáveis, tornam a escolha dos fabricantes de aeronaves mais complexa e rica.

“Além das ligas alumínio-lítio, há outro grupo de alumínio-escândio, com resistência a propagação de trincas, uma propriedade muito desejada no setor diretamente ligada à segurança”, afirma Fernandez. 

De acordo com o especialista, atualmente o desafio é desenvolver uma liga de alumínio aeronáutico viável para a manufatura aditiva – conjunto de tecnologias de impressão 3D que permite criar objetos a partir do zero utilizando modelos digitais. O conceito tem sido inserido na indústria aeroespacial devido às características únicas de confecção de peças complexas.

Curiosidade
O diretor da Termomecanica conta que o alumínio na forma de pó chegou a ser utilizado como combustível sólido em foguetes devido ao alto poder de oxidação quando em contato com o oxigênio. Entretanto, depois que os russos optaram pelo combustível líquido (hidrogênio), seu uso foi restringido.

 

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