Tipos de estructuras Aeronáuticas y partes estructurales Para adentrarnos al diseño necesitamos conocer las partes estructurales generales de un avión, así como los tipos de estructuras que existen en la actualidad dentro del mundo de la aviación. La estructura de un avión tiene dos funciones: por un lado, transmite y soporta las diversas cargas a las que se ve sometida la aeronave. Por otro lado, da la forma externa y la mantiene, indispensable para el vuelo. Esto ace que las capas de recubrimiento sean un efectivo material resistente, y en función de si esta delgada capa est! rigidi"ada o no, nos encontraremos con estructuras monocasco o semimonocasco, si las dimensiones son muy grandes y pudieran provocar el pandeo de la estructura con cargas ba#as.
Fuselajes reticulados o de recubrimiento no resistente: Este tipo de estructura fue la primera que se empleó en la construcción de aeronaves, por su relativa sencille", flexibilidad y fortale"a... $e utili"a normalmente en aeronaves pequeñas, en donde el espacio interno no es una necesidad primordial. %onsta de cuatro largueros longitudinales, que forman las aristas del fusela#e, se mantiene su forma de ca#ón por medio de otros elementos colocados de forma transversal y diagonal entre los anteriores, de manera interna puede colocarse otros elementos diagonales o utili"ar alambres o cables de arriostramiento. Las alas construidas con este tipo de estructuras utili"an costillas que son armadas con estructura reticular y la mayoría de las veces un marco continuo que ace las veces de borde de ataque y fuga, define la forma en planta, que puede o no llevar larguero, en cuyo caso tiene cables tensores o estructuras arriostradas por dentro y&o fuera del ala.
Este tipo de estructura se construye en madera o metal. La met!lica normalmente es de tubo de acero '()* molibdeno y cromo de sección redonda. Para mantener la fortale"a estructural y su flexibilidad, es importante efectuar buenos puntos de unión ya sea pegado, arriostrado y fi#ado, en caso de estructuras de madera o muy buena soldadura en caso de las met!licas. La cantidad y separación de los elementos estructurales, ser!n los que den mayor o menor rigide" a la estructura. Estructuralmente no requiere de un revestimiento externo resistente, ya que por su configuración la misma estructura absorbe todos los esfuer"os, por esa ra"ón en los inicios de la aviación estas estructuras eran incluso vistas, es decir, no se las forraba, posteriormente para me#orar la aerodin!mica se empe"ó a cubrirlas con telas impermeabili"adas. +ncluso oy se contina empleando esta pr!ctica. Es posible agregar componentes tipo cuadernas a la estructura para poder dar una forma circular u ovoide a la sección,
pero el espacio central siempre estar! ocupado por la estructura y el espacio que quede entre la estructura y el revestimiento no tendr! ninguna utilidad, por eso la necesidad de emplear una estructura que de m!s utilidad al espacio interno cuando se lo requiera.
Esta estructura reticular a nivel de c!lculo de ingeniería se reali"a o procede de la misma manera como otro tipo de c!lculos estructurales como puentes o andamios, por momentos, sumatoria de fuer"as implementando el m-todo de los nodos o m-todo de las secciones.
El recubrimiento no colabora con la estructura para resistir las fuer"as que obran sobre el fusela#e. $e construyen conforme a dos tipos de soluciones b!sicas: las estructuras pratt y arren:
%ualquiera sea la opción que se adopte debe constar por lo menos de cuatro largueros principales o primarios, que casi siempre se extienden a todo lo largo del fusela#e.
Estructura de pratt: Los cuatro largueros est!n unidos entre sí por elementos verticales y diagonales, -stos deben traba#ar solo a la tracción y se llaman tensores, obteni-ndose una estructura encablada.
Estructura warren:
Es m!s rígida que la anterior, se caracteri"a por prescindir de elementos incapaces de traba#ar a la compresión. El fusela#e se construye sobre la base de los cuatro largueros y se unen entre sí solo por elementos diagonales, capaces de traba#ar a tracción y compresión. Por lo tanto no tiene tensores, se los reempla"a por tubos. %uando las solicitaciones actan en un sentido, ay elementos que actan a la tracción y otros a la compresión, y si se invierten las solicitaciones tambi-n lo ace el rol de cada uno.
/ormalmente se construyen largueros y elementos diagonales con tubos de acero al cromo molibdeno soldado, y en algunos casos con perfiles de acero o aleaciones livianas o abulonadas.
Fuselaje monocasco: Es una estructura a recubrimiento resistente, este colabora con el resto para proporcionar resistencia al con#unto. %onsiste en un casco ueco delgado sin órganos transversales ni longitudinales. 0ambi-n se llama así al fusela#e formado por anillos distanciados entre si, a los cuales se fi#a el revestimiento.
La palabra monocasco deriva de monocoque, que significa1c!scara o curva plana simple sin refuer"o2. Por la mayor estabilidad lograda con la inclusión del recubrimiento resistente, este tipo de estructura a despla"ado a la reticulada. 3ctualmente su empleo se limita a aquellos casos en que no deben practicarse aberturas, o si se las debe incluir, -stas son pequeñas y pocas, de manera tal que la distribución de esfuer"os sea m!s uniforme.
%uando se la emplea se recurre al uso de aleaciones livianas con la venta#a de poder aumentar su sección a igualdad de peso, con lo que se aumenta la estabilidad del con#unto frente a las cargas que obran sobre el fusela#e. En resumen, resulta ser liviano pero es de difícil construcción, es de difícil reparación, e impone limitaciones de diseño.
Fuselaje monocasco reforzado: $e refuer"a el recubrimiento con anillos verticales, las cuadernas. 4ado que el recubrimiento puede absorber las fuer"as de tracción pero no las de compresión, que f!cilmente producen deformaciones, se agregan perfiles angulares de distinta forma.
Fuselaje semimonocasco: estructuras formadas por un revestimiento y refuer"os transversales y longitudinales que acen posible soportar los esfuer"os de compresión, flexión y torsión sin fallos del revestimiento. Es el tipo empleado con preferencia. 5isual.
Las principales partes estructurales del avion son:
-6evestimiento 7s8in9. •
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0ransmite las presiones aerodin!micas a los elementos rigidi"adores longitudinales y transversales, en los que se apoya. 3bsorbe esfuer"os cortantes, procedentes de las fuer"as cortantes y momentos torsores. %olabora con los elementos rigidi"adores longitudinales 7larguerillos9 en absorber esfuer"os normales producidos por momentos flectores y fuer"as axiles. %olabora con los larguerillos y cuadernas en absorber los esfuer"os producidos por la presuri"ación. Proporciona la forma externa, necesaria para que el avión se comporte segn la aerodin!mica que se a calculado.
-Larguerillos 7stringers, stiffeners9: son perfiles de capa. $u disposición es segn la dirección longitudinal del fusela#e, o el ala, o de las superficies de cola. •
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3bsorben con el revestimiento esfuer"os normales producidos por la fuer"a normal y el momento flector y la presuri"ación. $ubdividen el revestimiento en paneles, estabili"!ndolos al dividirlos en paneles m!s pequeños, y aumentando por tanto la carga de pandeo
-Largueros 7spars9: son vigas. En ellas diferenciamos abitualmente el alma 7eb9 y los cordones de larguero 7spar caps o spar flanges9. Los cordones de larguero y los larguerillos se diferencian en que los ltimos aguantan menos las cargas a pandeo como columna: los cordones de larguero est!n estabili"ados por el revestimiento y adem!s por el alma.
-%ostillas y cuadernas 7ribs
y frames9: son elementos rigidi"adores transversales 7los anteriores son longitudinales9. 6eciben el nombre de costillas las que van situadas en alas y timones, y cuadernas 7o mamparos si son ciegos9 los del fusela#e. • •
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antienen la forma de la sección 4ifunden las cargas concentradas, en forma de carga distribuida a los elementos adyacentes 4isminuir la longitud efectiva de los larguerillos %olabora con el revestimiento en soportar esfuer"os circunferenciales debidos a presuri"ación.
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