Una coppia di F-22 in volo.

Il metallo degli aerei: il titanio

Immaginate un aereo supersonico che sfreccia negli strati alti dell’atmosfera: la sua struttura è sottoposta a sollecitazioni fuori del comune, di tipo tecnico e strutturale. Queste condizioni di lavoro richiedono contemporaneamente una resistenza meccanica e termica, oltre a una leggerezza necessaria per evitare un carico alare eccessivo per la portanza. E’ un aereo leggero, quasi un uccello. Può volare così solo perché è costruito di titanio, un metallo particolarmente versatile.

Il titanio è resistente quanto i migliori tipi di acciaio, ma rispetto a questi pesa soltanto la metà; questa proprietà del materiale è una delle più importanti da prendere in considerazione nella costruzione di una cellula di un aereo. Il titanio possiede un altissimo punto di fusione pari a 2000° C, praticamente il triplo dell’alluminio puro, e ciò gli consente di resistere alle temperature generate dal volo supersonico. Dopo l’uscita di scena del Concorde, questa specifica di volo è rimasta legata ai voli militari, ma sia Boeing, sia Airbus stanno pensando a reintrodurre un volo supersonico civile. Quasi tutti gli aerei da caccia, i velivoli da combattimento, hanno titanio al loro interno. Si stima che nel nuovo bombardiere americano F-22 il titanio sia presente al 36% dell’intera struttura. Una delle caratteristiche fondamentali di questo metallo è, comunque, la sua natura altamente reattiva, che gli permette di combinarsi con facilità con altri elementi come l’ossigeno. 

Paradossalmente, questo comportamento rende il titanio molto resistente alla corrosione. Infatti, non appena viene a contatto con l’aria, il metallo si combina con l’ossigeno atmosferico, e sulla sua superficie si forma uno strato protettivo, sottile, ma resistente, di ossido di titanio. Tale rivestimento è in grado di auto-proteggersi, e se graffi o scalfiture rimuovono una parte di ossido, il titanio esposto si ricombina istantaneamente con l’ossigeno, per sanare la ferita. Le proprietà del titano lo rendono talmente adatto alle applicazioni aeronautiche che esso è diventato noto come il metallo aerospaziale. L’industria lo impiega, in pratica, quasi sempre combinato con piccole quantità di altri metalli, come il vanadio o il molibdeno, per migliorarne ulteriormente la qualità. L’effettiva quantità di titanio richiesta dall’industria aerospaziale varia considerevolmente, quando si passa ad analizzare la percentuale di ordini tra industria commerciale e militare, con la seconda che la fa da padrona.

Il volo supersonico quindi si reggerà sicuramente sulle leghe di titanio. Nel combattimento militare esso assicura una capacità di resistenza unica per velivoli che possono essere colpiti da proiettili e missili. Si usano delle leghe in quanto il titanio allo stato puro non ha le stesse caratteristiche. Nella produzione degli aerei si tratta sempre di stabilire un compromesso tra manovrabilità e carico del peso, nel caso dei velivoli militari, rappresentato quasi sempre dall’armamento.

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