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Construcción estructural de una aeronave de ala fija

1) Grupo ESTRUCTURAL

2) Grupo MOTOPROPULSOR

3) Grupo de SISTEMAS AUXILIARES

Podemos dividir las partes de un avión en tres grupos:

Geometría del perfil Borde de ataque: Es la zona más susceptible a tener

formación de hielo, por lo tanto suele tener sistemas de deshielo.

Borde de salida: En este borde se ubican parte de los componentes de hipersustentación.

Extradós: Parte superior del ala comprendida entre los bordes de ataque y salida.

Intradós: Parte inferior del ala comprendida entre los bordes de ataque y salida.

Geometría del perfil

Espesor: Distancia entre el extradós y el intradós.

Cuerda: Es la línea recta imaginaria trazada entre los bordes de ataque y de salida de cada perfil.

Geometría del ala

Cuerda media ( c ): Es aquella que, multiplicada por la envergadura, es igual a la superficie alar: c ( b ) = S

Envergadura ( b ): Distancia entre punta y punta del ala.

Superficie alar ( S ): Superficie total correspondiente al ala.

Geometría del ala Línea del 25% de la cuerda: Línea imaginaria que se

obtendría al unir todos los puntos situados a una distancia del 25% de la longitud de la cuerda de cada perfil.

Diedro: Ángulo formado por la intersección de la horizontal con el plano del ala y tiene influencia en la estabilidad del avión.

Alargamiento (A): Es la relación entre la envergadura y la cuerda media A = b / c o lo que es igual A = b2 / S.

Función de las alas

Producen sustentación y soportan cargas como:

Empuje o tracción del motor

Sustentación y resistencia

Reacción debida al tren de aterrizaje.

Deflexión de las superficies móviles

Tipos de alas

Configuración de las alas

Spit fire (Ala elíptica)

Pilatus (Ala rectangular)

Configuración de las alas

B52 (Ala flecha)

Bombardero Vulcan (Ala Delta)

Número y posición de las alas Ala baja - Inestable pero controlable.

Ala media – Su configuración se encuentra dentro de las otras dos posiciones.

Ala alta - Estable, como péndulo pero le estorba al empenaje entonces es menos controlable.

Biplano, triplano, quadruplano, multiplano.

Construcción estructural de una aeronave de ala fija

Las alas constan de:1. Componentes principales:

Largueros.Componente principal de

soporte de la estructura. Soporta los esfuerzos de flexión y torsión.

Construcción estructural de una aeronave de ala fija

Costillas. Da forma al perfil y transmite la carga del revestimiento a los largueros.

Construcción estructural de una aeronave de ala fija

Revestimiento. Su función es la de dar y mantener la forma aerodinámica del ala, pudiendo contribuir también en su resistencia estructural.

Construcción estructural de una aeronave de ala fija

Herrajes. Componentes de metal empleados para unir determinadas secciones del ala. Resisten esfuerzos, vibraciones y deflexiones.

Construcción estructural de una aeronave de ala fija

2. Componentes secundarios

Costillas Falsas

Solo sirven para mantener la forma del revestimiento, y se ubican entre el larguero y el borde de ataque.

Construcción estructural de una aeronave de ala fija

Larguerillos. Se encuentran situados por secciones a lo largo del ala y transmiten la carga del recubrimiento a las costillas del ala.

¿Por qué vuela un avión? La velocidad del aire aumenta, la presión de este

disminuye. Por esto un ala genera sustentación dado que el aire circula a mayor velocidad por su cara superior, creando una zona de baja presión, mientras que en la cara inferior se tiene una zona de alta presión.

Construcción estructural de una aeronave de ala fija

Tipos de Fuselajes1:Para vuelo subsónico: velocidad inferior a la

velocidad del sonido.

2:Para vuelo supersónico: capaz de sobrepasar la barrera del sonido.

3:Para vuelo subsónico con góndola de gran capacidad

Tipos de fuselaje4:Para vuelo supersónico de gran maniobrabilidad.

5:Para hidroavión.

6:Para vuelo hipersónico: velocidades superiores a cinco veces la velocidad del sonido.

Utilización del fuselaje

Es la parte principal de un avión; en su interior se sitúan la cabina de mando, la cabina de pasajeros y las bodegas de carga, además de diversos sistemas y equipos que sirven para dirigir el avión.

Debe disponer de un número determinado de salidas de forma que se cumplan las normativas internacionales de evacuación ante una emergencia. Además, de disponer de una serie de registros y accesos que permitan la inspección y revisión del avión además de los servicios de abastecimiento en tierra.

Estructuras de fuselaje de revestimiento no resistente

Estructura Pratt:   Los cuatro largueros están unidos entre si por

elementos verticales y diagonales, éstos deben trabajar solo a la tracción y se llaman tensores, obteniéndose una estructura encablada.

Estructuras de fuselaje de revestimiento no resistente

Estructura Warren: Es más rígida, el fuselaje se construye sobre la base de los

cuatro largueros y se unen entre si solo por elementos diagonales, capaces de trabajar a tracción y compresión. Por lo tanto no tiene tensores, se les reemplaza por tubos. Normalmente se construyen largueros y elementos diagonales con tubos de acero, y en algunos casos con perfiles de acero o aleaciones livianas.

Estructuras de fuselaje de revestimiento resistente

Fuselaje Monocasco:

La palabra monocasco deriva de monocoque, que significa “cáscara o curva plana simple sin refuerzo”. Por la mayor estabilidad lograda con la inclusión del recubrimiento resistente, este tipo de estructura ha desplazado a la reticulada. Actualmente su empleo se limita a aquellos casos en que no deben practicarse aberturas, o si se las debe incluir, éstas son pequeñas y pocas, de manera tal que la distribución de esfuerzos sea más uniforme.

Estructuras de fuselaje de revestimiento resistente

Resulta ser liviano pero es de difícil construcción, es de difícil reparación, e impone limitaciones de diseño.

Estructuras de fuselaje de revestimiento resistente

Fuselaje Monocasco Reforzado:

Se refuerza el recubrimiento con anillos verticales. Dado que el recubrimiento puede absorber las fuerzas de tracción pero no las de compresión, que fácilmente producen deformaciones, se agregan perfiles angulares de distinta forma. 

Estructuras de fuselaje de revestimiento resistente

Fuselaje Semimonocasco: En este caso se agregan además de las cuadernas refuerzos longitudinales (largueros o larguerillos).

Estructuras de fuselaje de revestimiento resistente

Fuselaje Geodésico: Es una estructura reticulada que representa líneas de

longitud mínima sobre una superficie curvada, por lo que todo esfuerzo de tracción que tiende a aplanar la curvatura de la superficie, está equilibrado por un esfuerzo de compresión, y como todos los miembros están unidos entre sí, la estructura queda equilibrada en cada intersección, o sea aplicando una torsión los miembros longitudinales sufrirán una tracción, mientras que los transversales trabajarán a la compresión.

Estructuras de fuselaje de revestimiento resistente

Manual

Estabilizadores

Aletas más pequeñas que las alas, existen dos tipos: horizontal y vertical.

Estabilizador horizontal. Brinda estabilidad y apoya al despegue y aterrizaje. Se encuentran unas superficies de control muy importantes que son los elevadores o timón de profundidad (cabeceo).

Superficies de control

Timón de profundidad. Controla la orientación de la aeronave cambiando el cabeceo, y también el ángulo de ataque del ala, hace ascender o descender la aeronave. Un aumento del ala ángulo de ataque causará una sustentación mayor.

Estabilizadores

Estabilizador vertical. Su número y forma deben ser determinadas por cálculos aeronáuticos según los requerimientos aerodinámicos y de diseño, le brinda estabilidad al avión. En éste se encuentra una superficie de control muy importante, el timón de dirección (guiñada).

Configuración de Estabilizadores

Las antenas del transceptor de radionavegación o banda aérea suelen estar situadas en el interior de la cola vertical o sobre ella. En la mayoría de los aviones con tres motores de reacción, el estabilizador vertical también alberga el ducto de la toma de aire del motor central o al propio motor.

Configuración de estabilizadores

Superficies de control

En el ala “canard” los estabilizadores están en el frente, por delante del ala. Los primeros aeroplanos de los Hermanos Wright eran de este tipo. Es más eficiente, ya que la superficie delantera por lo general se requiere para producir un empuje hacia arriba (en lugar de una fuerza descendente como con la cola de un avión) para equilibrar el momento del balanceo.

Superficies de control

Alerones Superficies de mando y

control que se encuentran en los extremos de las alas y su misión es llevar a cabo los virajes del avión a ambos lados a través de un movimiento de alabeo.

Funcionamiento

A velocidades muy altas se desactivan los alerones ubicados en las puntas de las alas, con ello se logra que los movimientos de la aeronave sean más suaves. Cuando la velocidad se reduce lo suficiente se reactivan nuevamente los de las puntas para tener un control efectivo de toda la superficie alar.

Superficies hipersustentadoras

Se pueden dividir en dos tipos: Pasivos: son los que modifican la geometría

del ala ya sea aumentando su curvatura, su superficie o bien generando huecos para controlar el flujo. Flaps

Evitan la entrada en pérdida durante fases concretas del vuelo, como el aterrizaje o el despegue, replegándose o quedando inactivo durante el vuelo normal de crucero.

Superficies hipersustentadoras

Slats

Situados en el borde de ataque del ala. A medida que el ángulo de ataque aumenta, el aire de alta presión situado en la zona inferior del ala trata de llegar a la parte superior del ala, dando energía de esta manera al aire en la parte superior y por tanto aumentando el máximo ángulo de ataque que el avión puede alcanzar.

Superficies hipersustentadoras

Activos: son los que requieren una aplicación activa de energía directamente al fluido. Normalmente tratan de modificar la capa límite para evitar su desprendimiento mediante la introducción de energía. Gases de escape del motor como generador directo o

indirecto de sustentación, ya sea mediante toberas vectoriales (directo) como con configuraciones de motor en el ala (indirecto); esto último se puede ver muy bien en el Antonov An-72, avión especialmente diseñado para ser usado en pistas cortas y no preparadas

Superficies hipersustentadoras

Otras superficies

Spoilers Al contrario de los flaps o slats, el objetivo de

estas es destruir la sustentación del avión. Se emplean sobre todo en reactores que desarrollan altas velocidades y sirven para posar el avión en la pista de aterrizaje, funcionando como aerofreno facilitando el aterrizaje, ayudando a frenar en tierra y, en algunos aviones, como complemento de los alerones para el control lateral y los virajes en vuelo.

Entendemos por pilón, el dispositivo que se utiliza para sostener "algo" debajo del avión. Subalar, es el que está debajo del ala, y de nariz, es el conocido como ventral que está al medio del avión. Ahora bien, puede sostener todo tipo de armamento, tanques suplementarios, etc...

Que Son Los Pilones

Fig 1.1Ejemplo de pilon

Generalmente en una aeronave encontramos los pilones debajo del ala pero en ciertas ocasiones los podemos encontrar sobre ellas en un área cercana al empenaje o cerca del radomo o por debajo del mismo.

¿Donde estan ?

Fig 1.2 Ejemplo de Pilones debajo de alas

Fig 1.3Pilon de Radomo

Fig 1.4 Ejemplo de pilones debajo0 y sobre las alas de avion de combate

Cabe mencionar que el uso de los pilones no solo se requiere en los aviones si no que son utilizados igualmente por algunos helicópteros específicamente de combate

Pilones en helicópteros

Fig 1.5 Ejemplo de pilones en helicóptero de combate

Actualmente la mayoría de los elementos que comprenden la parte externa del avión es decir el fuselaje están fabricados por materiales compuestos es decir

Fibra de carbono Fibra de vidrio Derivados Metales

¿De que estan hechos ?

Finalmente podemos concluir que los pilones en una aeronave son aditamentos de gran utilidad para sostener motores armamento o cualquier otro tipo de artefacto

Sin embargo algunas veces resulta contradictorio el contar con varios juegos de pilones ya que provocan oposición a el avance de la misma

CONCLUSION

¿ QUE ES UN TREN DE ATERRIZAJE? Se denomina tren de Aterrizaje, al conjunto de ruedas, soportes,

amortiguadores y otros equipos que un avión utiliza para aterrizar o maniobrar sobre una superficie. Aunque por su denominación el Tren de Aterrizaje parece sugerir una única función a este sistema, pero realmente cumple varias funciones

Fig. 1. Tren de aterrizaje

PARTES PRINCIPALES

Insertado sobre el alambre del tren de aterrizaje, un tubo de aluminio, que se nivela con un tornillo, que a su vez hace de retén para el resorte que amortigua la rueda.Se complementa con una pieza que pivotea con un tornillo en la parte inferior del tubo.Esta pieza es en “U”, para colocar la rueda y de un lado recibe el resorte, que hace de amortiguador.El mismo debe tener una resistencia de acuerdo al peso del modelo seleccionado para este tipo de tren.

SENCILLO TREN DE NARIZ

Fig. 2 tren sencillo de nariz

PARTES PRINCIPALES

Los ganchos de alambre son los encargados de soportar la fuerza de la goma y para su elaboración se requiere cierta destreza con el alambre y la pinza ya que este alambre generalmente es acerado. En esta sección también incluimos las patas del tren de aterrizaje para modelos a goma ya que su construcción también esta basada en el alambre.

ALAMBRE EN EL TREN DE ATERRIZAJE

Fig. 3 Alambres en el tren de aterrizaje

PARTES PRINCIPALES

El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la velocidad del aeroplano en tierra, tanto en la rodadura como en la fase final del aterrizaje, y por supuesto pararlo.

FRENOS

Fig. 4 Frenos del tren de aterrizaje

PARTES PRINCIPALES

El sistema de amortiguación más elemental, esta constituido por el conjunto de cordones elásticos llamados comúnmente SANDOW o SPRING (mono motores pequeños).

El movimiento de las patas de tren hacen estirar este elástico produciéndose el efecto de amortiguación

AMORTIGUADORES

Fig. 5 Amortiguadores en aviones pequeños

Fig. 6 Amortiguadores en aviones grandes

Filling and inflation: llenado e inflación

Compressed air: aire comprimido

Oil level: nivel de aceite

Upper bearing: cojinete superior

Outer cylinder: cilindro externo

Orifice tube: orificio del tubo

Lower bearing: soporte inferior

Piston with orifice: pistón con orificio

Axle fitting: eje de conexión

Torque links: enlaces par

Axle: eje

ESQUEMA

ESQUEMA DEL TREN DE ATERRIZAJE

FUNCIONAMIENTO

El tren de aterrizaje tiene por función permitir el desplazamiento de una aeronave cuando ésta se encuentra en tierra, como para despegar, aterrizar o trasladarse de un punto a otro

Fig. 7 Desplazamiento de un lugar a otro

FUNCIONAMIENTO Durante el aterrizaje debe absorber la energía cinética

producida por el impacto. La cubierta es el primer elemento que absorbe tal impacto, pero no es suficiente; así que el tren de aterrizaje debe poseer un sistema de amortiguación para poder disminuir el impacto.

Fig. 8 Energía cinética durante el aterrizaje

Fig. 9 Amortiguación

CLASIFICACIÓN

Existen diferentes formas de clasificar un tren de aterrizaje:

Por su configuración: Tren Triciclo Tren convencional

Por los que utilizan los aviones: Tren fijo Tren retráctil

Por los que utilizan los helicópteros: Tren de patines

POR CONFIGURACIÓN

Tiene la misma misión que el tren convencional, pero, simplifica la técnica del aterrizaje y permite posar el avión en tierra en posición horizontal, Las ruedas de proa más cargadas permiten un frenado más eficaz y proporcionan una mayor estabilidad direccional en

el aterrizaje.

TREN TRICICLO

Fig. 10 Tren triciclo

POR SU CONFIGURACIÓN

Está constituido por dos montantes de aterrizaje debajo del ala o del fuselaje a la altura del ala y una rueda o patín de cola.

TREN CONVENCIONAL

Fig. 11 Esquema del tren convencional

POR LOS QUE UTILIZAN LOS AVIONES

Son los que, durante el vuelo

se encuentran permanentemente

expuestos a la corriente de aire.

Se usan solamente en aviones pequeños de baja velocidad donde el aumento de peso por agregado de un sistema de retracción influirá

desfavorablemente sobre el peso total y la ganancia en velocidad no mejoraría mucho el desempeño.

TREN FIJO

Fig. 12 Tren de aterrizaje fijo

POR LOS QUE UTILIZAN LOS AVIONES

La retracción, la extensión y el mecanismo de cierre de las compuertas del tren de aterrizaje están controlados por una palanca de control. Un sistema de energía hidráulica acciona el tren.

TREN RETRACTIL

Fig. 1.3 Tren de aterrizaje retráctil

POR LOS QUE UTUILIZAN LOS HELICOPTEROS

Están conformados por largueros tubulares unidos al fuselaje mediante travesaños curvos, son de fácil montaje y ayudan para absorber impactos

TREN DE PATINES

Fig. 14 Tren de patines

Tanques de combustible

¿Qué es un tanque de combustible?

Es un contenedor seguro para líquidos inflamables que suele formar parte del sistema

motor en el cual se almacena lo que es el combustible.

Depósitos de combustibleEstos varían considerablemente del tamaño y complejidad

desde un deposito para un mechero hasta uno para criogénico

Ubicación de los tanques El depósito de combustible se diseña de forma

específica para cada aeronave una vez que el diseño es determinado, dado que han de optimizar el espacio

libre disponible

Tanques de CombustibleLos tres tanques integrales, principal izquierdo,

central y principal derecho, tienen una capacidad de 22.104 lts o 17.748 kg (39.128 lbs), basados en

una densidad de 0,803 kg/lt.Un drenaje está ubicado en el punto más bajo y

hacia adentro de cada tanque principal

Alimentación de Combustible

Cada tanque principal tiene dos bombas en paralelo de corriente alterna (AC) instaladas, cualquier bomba brinda el flujo adecuado para alimentar ambos motores con empuje de despegue.

Transferencia de los Tanques Auxiliares

Los tanques auxiliares delantero y trasero transfieren el combustible directamente al tanque central a un régimen constante cuando los switches de transferencia están en AUTO y el nivel de combustible en el tanque central llega a aprox. 6000 Kg / 13200 lbs. 

Limitaciones El combustible está limitado a una densidad de

entre 6,3 a 7,1 libras por galón. En todo despegue o aterrizaje tienen que

funcionar dos bombas de combustible por tanque, a menos que se agregue combustible extra para compensar la bomba inoperativa.

Si el peso de despegue es superior a 156000 lbs ambas bombas del tanque central tienen que estar encendidas para el despegue.

¿Que es el Tapa fuego? Se usa para cubrí o hacer un separo entre

los instrumentos del avión y su motor en cuestión de motores a reacción esto sirve para la protección de los instrumentos con lo caliente del motor que tenga una cierta resistencia el tapa fuego esta hecho de metal, acero o fibra de vidrio. Es más conocido en los aviones antiguos los de reacción que en los de turbinas.

Tapafuego