ESTRUCTURAS Bienvenidos... Este curso sobre Estructuras, está basado en Los registros NAT/AET, Su nivel corresponde al Básico en la especialidad de Estructuras.

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1 ESTRUCTURAS Bienvenidos... Este curso sobre Estructuras, está basado en Los registros NAT/AET, Su nivel corresponde al Básico en la especialidad de Estructuras dentro del Mantenimiento Aeronáutico. El objetivo es que conozcas principios fundamentales que rigen la construcción estructural y que determinan lo que éstas pueden y no pueden hacer. La forma de presentar el material es más descriptivo y cualitativo. Es importante destacar que aquí se presenta la Especialidad de Estructuras y Laminas aplicable tanto a las aeronaves de ala fija (aviones). Como aeronaves de ala rotatoria (helicópteros) es un amplio tema y cubre todo un curso en sí mismo. No obstante, las bases de la misma se encuentran en este material. Se procuró que este documento fuera de fácil consulta, sin embargo partes de este curso pueden llegar a no ser comprendidas teóricamente, por consiguiente cualquier inquietud será aclarada por el instructor. Considera este trabajo como un proceso sin final, al que continuamente se le agregarán cosas nuevas y se le corregirán errores. Esto es así aún más en el área aeronáutica, siempre en evolución. Considéralo un proyecto abierto, al que puedes contribuir si lo deseas. Si quieres hacer tu aporte, no dudes en hacerlo a manera de intercambio de conocimientos. Asimismo, puedes reproducir este material con tal y tengas en cuenta las debidas consideraciones de autorización de su autor. Espero que este curso sea de tu agrado. JOSE MIGUEL ATEHORTUA A.

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3 UNIDADES PRIMARIAS

4 DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades PRIMARIAS  FUSELAJE  ALAS  EMPENAJE  TREN DE ATERRIZAJE  GRUPO PROPULSOR

5 DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades PRIMARIAS Del francés "fuselé" que significa "ahusado", se denomina fuselaje al cuerpo principal de la estructura del avión, cuya función principal es la de dar cabida a la tripulación, a los pasajeros y a la carga, además de servir de soporte principal al resto de los componentes. Es la estructura principal de cualquier aeronave. Otras unidades estructurales son acopladas directa o indirectamente. Los dos tipos básicos de construcción de fuselajes son: el Monocasco y el Semimonocasco. EL FUSELAJE

6 DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades PRIMARIAS Construcción Semimonocasco: para superar el problema del esfuerzo y el peso de la construcción monocasco, una modificación conocida como semimonocasco fue construida usando aleación de aluminio. Este tipo de construcción hoy en día es usada en todos los aviones militares. Obsérvese que además de los anillos, formadores, y mamparos, el fuselaje tiene también miembros longitudinales llamados largueros y larguerillos. Construcción Monocasco: este tipo de fuselaje es como una concha en el cual el revestimiento lleva el esfuerzo primario. Anillos formadores, y mamparos son usados para darle forma. Ya que no tiene componentes longitudinales, el revestimiento tiene que ser lo suficientemente grueso y fuerte para mantener rígido al fuselaje. Esto causa que el peso del avión sea mayor. EL FUSELAJE

7 El diseño del fuselaje además de atender a estas funciones, debe proporcionar un rendimiento aceptable al propósito a que se destine el avión. Los fuselajes que ofrecen una menor resistencia aerodinámica son los de sección circular, elíptica u oval, y de forma alargada y ahusada. DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades PRIMARIAS EL FUSELAJE

8 DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades PRIMARIAS EL FUSELAJE SEMIMONOCASCO Anillos, Formadores o Mamparos Larguero o Larguerillo Revestimiento

9 DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades PRIMARIAS EL FUSELAJE MONOCASCO Revestimiento Anillo Mamparo

10 Alas: Son el elemento primordial de cualquier aeroplano. En ellas es donde se originan las fuerzas que hacen posible el vuelo. En su diseño se tienen en cuenta numerosos aspectos: peso máximo a soportar, resistencias generadas, comportamiento en la pérdida, etc.. o sea, todos aquellos factores que proporcionen el rendimiento óptimo para compaginar la mejor velocidad con el mayor alcance y el menor consumo de combustible posibles. Por ser la parte más importante de un aeroplano y por ello quizá la más estudiada, es posiblemente también la que más terminología emplee para distinguir las distintas partes de la misma. A continuación se detalla esta terminología. DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades PRIMARIAS

11 DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades PRIMARIAS Son planos aerodinámicos para producir sustentación, el diseño de las alas para cualquier avión depende de factores como, el tamaño, peso, uso del avión, velocidad requerida. Construcción cantilever: posee refuerzos internos y deriva toda su fuerza de su estructura interna y de su revestimiento en lamina. Construcción semicantilever: además de los refuerzos internos posee refuerzos externos adicionales. Usada únicamente en aviones livianos con revestimiento en tela. LAS ALAS

12 DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades PRIMARIAS LAS ALAS Flecha. Angulo que forman las alas (más concretamente la línea del 25% de la cuerda) respecto del eje transversal del avión. La flecha puede ser positiva (extremos de las alas orientados hacia atrás respecto a la raíz o encastre, que es lo habitual), neutra, o negativa (extremos adelantados). Para tener una idea más gráfica, pongamos nuestros brazos en cruz como si fueran unas alas; en esta posición tienen flecha nula, si los echamos hacia atrás tienen flecha positiva, y si los echamos hacia delante tienen flecha negativa.

13 DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades PRIMARIAS LAS ALAS Diedro. Visto el avión de frente, ángulo en forma de "V" que forman las alas con respecto al horizonte. El ángulo diedro puede ser positivo, neutro, o negativo. Volviendo a nuestros brazos en cruz, en posición normal tenemos diedro neutro, si los subimos tienen diedro positivo y si los bajamos tienen diedro negativo.

14 DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades PRIMARIAS LAS ALAS Forma. Las alas pueden tener las formas más variadas: estrechándose hacia los extremos (tapered) o recta (straight), en la parte del borde de ataque (leading) o del borde de salida (trailing), o cualquier combinación de estas; en forma de delta, en flecha, etc. Si la velocidad es el factor principal, un ala "tapered" es más eficiente que una rectangular (straight) porque produce menos resistencia; pero un ala "tapered" tiene peores características en la pérdida salvo que tenga torsión (ángulo de incidencia decreciente hacia el borde del ala).torsión

15 DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades PRIMARIAS Es el conjunto de cola formado por el estabilizador horizontal y el vertical. Estabilizador horizontal. Es un plano que puede o no ser sustentador. Su misión principal es conseguir la estabilidad longitudinal del avión. Consta de un plano fijo y una superficie móvil, llamada timón de profundidad empleada para obtener el balanceo sobre su eje transversal. Los movimientos que se producen reciben el nombre de picado (bajar la nariz) y encabritado (subir la nariz). Estabilizador vertical. Está compuesto por una superficie fija llamada deriva y otra móvil o timón de dirección. Mediante la deflexión de esta última de derecha o izquierda se consigue que el avión gire en su eje vertical con un movimiento que en aviación es llama Guiñada. EMPENAJE

16 DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades PRIMARIAS A CONTINUACION...CADA UNO DE LOS ALUMNOS DEBERA IDENTIFICAR, DE ACUERDO CON SU CONSTRUCCION Y FORMA EL TIPO UNIDADES PRIMARIAS QUE POSEEN LAS AERONAVES DESIGNADAS POR EL INSTRUCTOR

17 UNIDADES SECUNDARIAS

18 DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades SECUNDARIAS Flap interior Flap Exterior Spoilers/Aerofrenos Aleron Exterior Slats Aleron interior

19 DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades SECUNDARIAS Elevador Timon de direccion Tab

20 SUPERFICIES DE MANDO Y CONTROL. Superficies primarias. Son superficies aerodinámicas movibles que, accionadas por el piloto a través de los mandos de la cabina, modifican la aerodinámica del avión provocando el desplazamiento de este sobre sus ejes y de esta manera el seguimiento de la trayectoria de vuelo deseada. Las superficies de control son tres: alerones, timón de profundidad y timón de dirección. El movimiento en torno a cada eje se controla mediante una de estas tres superficies. La diferencia entre un piloto y un conductor de aviones es el uso adecuado de los controles para lograr un movimiento coordinado. Veamos cuales son las superficies de control, como funcionan, y como las acciona el piloto. aleronestimón de profundidadtimón de dirección

21 Alerones. Palabra de origen latino que significa "ala pequeña", son unas superficies móviles, situadas en la parte posterior del extremo de cada ala, cuyo accionamiento provoca el movimiento de alabeo del avión sobre su eje longitudinal. Su ubicación en el extremo del ala se debe a que en esta parte es mayor el par de fuerza ejercido.

22 Timón de profundidad. Es la superficie o superficies móviles situadas en la parte posterior del empenaje horizontal de la cola del avión. Aunque su nombre podría sugerir que se encarga de hacer elevarse o descender al avión, en realidad su accionamiento provoca el movimiento de cabeceo del avión (morro arriba o morro abajo) sobre su eje transversal. Obviamente, el movimiento de cabeceo del avión provoca la modificación del ángulo de ataque; es decir que el mando de control del timón de profundidad controla el ángulo de ataque.

23 Timón de dirección. Es la superficie móvil montada en la parte posterior del empenaje vertical de la cola del avión. Su movimiento provoca el movimiento de guiñada del avión sobre su eje vertical, sin embargo ello no hace virar el aparato, sino que se suele utilizar para equilibrar las fuerzas en los virajes o para centrar el avión en la trayectoria deseada. Suele tener una deflexión máxima de 30º a cada lado. Esta superficie se maneja mediante unos pedales situados en el suelo de la cabina.

24 SUPERFICIES DE MANDO Y CONTROL. Superficies secundarias Es posible disminuir la velocidad mínima que sostiene a un avión en vuelo mediante el control de la capa límite, modificando la curvatura del perfil, o aumentando la superficie alar. Las superficies que realizan una o más de estas funciones se denominan superficies hipersustentadoras. Las superficies primarias nos permiten mantener el control de la trayectoria del avión, las secundarias se utilizan en general para modificar la sustentación del avión y hacer más fáciles muchas maniobras. Las superficies secundarias son: flaps, slats y spoilers o aerofrenos.

25 Flaps. Los flaps son dispositivos hipersustentadores, cuya función es la de aumentar la sustentación del avión cuando este vuela a velocidades inferiores a aquellas para las cuales se ha diseñado el ala. Situados en la parte interior trasera de las alas, se deflectan hacia abajo de forma simétrica (ambos a la vez), en uno o más ángulos, con lo cual cambian la curvatura del perfil del ala (más pronunciada en el extrados y menos pronunciada en el intrados), la superficie alar (en algunos tipos de flap) y el ángulo de incidencia, todo lo cual aumenta la sustentación (y también la resistencia).

26 Flaps. Sencillo. Es el más utilizado en aviación ligera. Es una porción de la parte posterior del ala. De intrados. Situado en la parte inferior del ala (intrados) su efecto es menor dado que solo afecta a la curvatura del intrados. Zap. Similar al de intrados, al deflectarse se desplaza hacia el extremo del ala, aumentando la superficie del ala además de la curvatura. Fowler. Idéntico al flap zap, se desplaza totalmente hasta el extremo del ala, aumentando enormemente la curvatura y la superficie alar. Ranurado. Se distingue de los anteriores, en que al ser deflectado deja una o más ranuras que comunican el intrados y el extradós, produciendo una gran curvatura a la vez que crea una corriente de aire que elimina la resistencia de otros tipos de flaps. Krueger. Como los anteriores, pero situado en el borde de ataque en vez del borde de salida.

27 Flaps.

28 DIVISION ESTRUCTURAL DE LA AERONAVE Unidades SECUNDARIAS A CONTINUACION...CADA UNO DE LOS ALUMNOS DEBERA IDENTIFICAR, DE ACUERDO CON POSICION, UBICACION Y FORMA EL TIPO UNIDADES SECUNDARIAS QUE POSEEN LAS AERONAVES DESIGNADAS POR EL INSTRUCTOR

29 PARTES ESTRUCTURALES

30 REVESTIMIENTO : PARTES ESTRUCTURALES DE LA AERONAVE Forma una superficie impermeable para soportar las presiones dinámicas, soportando momentos flectores, cargas axiales y momento torsor.

31 COSTILLAS, FORMADORES y CUADERNAS: PARTES ESTRUCTURALES DE LA AERONAVE Encargadas de mantener la forma del perfil aerodinámico, introducen cargas aerodinámicas, distribuyen cargas concentradas y distribuyen cargas en los alrededores de discontinuidades, además de aumentar los esfuerzos de pandeo de los larguerillos y del revestimiento.

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34 PARTES ESTRUCTURALES DE LA AERONAVE Soportan momentos flectores y cargas axiales, aumentan el esfuerzo de pandeo de la chapa del revestimiento. Larguero: Se extiende por lo general a todo lo largo de la estructura, lo que lo hace un miembro pesado. Los largueros sujetan los mamparos y los anillos formadores y ellos a su vez sujetan a los larguerillos. Todos estos juntos forman una armazón rígida. Larguerillo: Son mas pequeños y mas livianos y sirven como rellenos. Tienen alguna rigidez, pero se usan principalmente para dar forma y para la fijación del revestimiento. Unen secciones pequeñas e intercaladas en la estructura LARGUEROS y LARGUERILLOS Formados Extruidos

35 PARTES ESTRUCTURALES DE LA AERONAVE LARGUEROS y LARGUERILLOS

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38 PARTES ESTRUCTURALES DE LA AERONAVE Algunos fuselajes van PRESURIZADOS entre dos o mas mamparos de Presión a excepción del alojamiento de la antena de radar, tren de aterrizaje principal y sección inferior del fuselaje. MAMPAROS DIVISIONES Son paredes formadoras dentro de la estructura y consideradas divisiones internas. Ej. División entre cabina de pilotos y compartimiento de carga. Casi siempre cumplen esa doble función.

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40 PARTES ESTRUCTURALES DE LA AERONAVE Absorbe por flexión la fuerza cortante debido al peso de pasajeros, mobiliario, etc. y da rigidez estructural, Requieren soportar esfuerzos importantes, acoplan unidades principales de la estructura. VIGAS VIGAS TRANSVERSALES ( VIGA DEL PISO ) FITTINGS/HERRAJES

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46 REFUERZOS ESTRUCTURALES

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