Varför används inte volfram i supersoniska flygplan?

Medan volfram har en hög smältpunkt (jag är inte säker på vad som är kokpunktens relevans här), har det lite annat att erbjuda för flygplansbyggande. Huvudfrågan är givetvis vikt. Ett av de viktigaste målen med flygplandesign är att minska vikten samtidigt som alla nödvändiga prestandaparametrar och volfram är bland de tungaste elementen runt , även slår uran.

När du faktor i dens densitet, verkar det mindre än vanligt - det är specifik styrka är mindre än 100 KNm / kg , mindre än hälften av aluminium. En annan sak är att volfram inte är ett enkelt material när det gäller tillverkbarhet. Även dess sparande nåd är den höga smältpunkten (över 3000 $ ^ {\ circ} $ C) inte särskilt relevant vad gäller supersoniska flygplan. Temperaturerna som upplevs i flygplan var som helst än motorer ligger inom denna gräns. Till exempel kommer ytemperaturen för Concorde inte ens att nå en tiondel av den.

Concordytemperaturen;bildfrån erau.edu

Det är överraskande att volfram verkligen används inom flygindustrin - precis vid den andra änden av hastighetsspektret. Den används som motvikt för kontroller i små flygplan och även som balanseringsmassa i rotorkraftblad.

Medan man har en av de högsta smältpunkterna är Tungsten mycket tung (mycket tät). Överdriven är skadlig i flygplandesign.

Vissa av de delar som skulle behöva vara mest värmebeständiga, till exempel turbinblad, utsätts för rotationsstyrkor som ökar direkt med delens massa. Således skulle ett högmaterial såsom tungsten öka de krafter som delen skulle tåla. Dessa krafter mäts redan i ton per blad. Tungsten är också spröd. Om ett turbinblad misslyckades, som det händer, skulle det vara mycket svårt att innehålla. Tungsten används i pansarprojektiler; Resultatet av ett volframturbinblad misslyckande skulle inte vara bra.

De flesta andra värmekritiska användningsområden kräver inte höga smältpunkter, vilket gör andra material ganska lämpliga.

Tungsten kan ha applikationer i ballast eller balansviktsansökningar, men bly fungerar vanligtvis ganska bra här. På värmekänsliga supersoniska flygplan kan volfram eventuellt vara ett lämpligt val för denna applikation, eftersom bly har en mycket låg smältpunkt av 327,5 ° C. På några av de snabbaste supersoniska flygplanen kan hudens temperaturer nå 200-500 ° C, vilket gör bly olämpligt för dessa applikationer.

Vid extrema flygförhållanden (dvs hypersonisk flygning) är det; nosecap av X-51A var volfram (PDF). Dess densitet är bara inte värt det på bara supersoniska hastigheter.