Diseño Helicoptero

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID
ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR
DEPARTAMENTO DE MECÁNICA DE MEDIOS CONTINUOS Y TEORÍA DE ESTRUCTURAS

PROYECTO FIN DE CARRERA
INGENIERÍA INDUSTRIAL

ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE UNA PALA
DEL ROTOR DE UN HELICÓPTERO MEDIO

Autor:
Mario Fernández Gómez
Director:
Enrique Barbero Pozuelo

Madrid, Junio 2010

“Este proyecto no habría sido posible sin laayuda
de mis padres. Ellos me han ayudado en todo momento
y ha sido todo mucho más fácil gracias a su apoyo.
Además, también quiero agradecerle a Andrea que
ella sea quien me acompañe en este viaje que es la
la vida porque ella es la que la llena de luz”

ÍNDICE
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN
1.1 MOTIVACIÓN
1.2 OBJETIVOS
1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

CAPÍTULO 2: IDEAS GENERALES SOBREHELICÓPTEROS
2.1 INTRODUCCIÓN
2.2 CLASIFICACIÓN DE LOS HELICÓPTEROS
2.3 ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE LOS HELICÓPTEROS
2.4 EVOLUCIÓN DE LOS HELICÓPTEROS

CAPÍTULO 3. EL ROTOR

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3.1 TERMINOLOGÍA
3.2 TIPOS DE ROTOR
3.3 PERFILES
3.3.1 Terminología del perfil
3.3.2 Elección del perfil
3.3.3 Nomenclatura NACA
3.4 LA PALA
3.4.1 El número de palas
3.4.2 Composicióntecnológica de la pala
3.4.3 Palas de helicópteros en uso

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3.5 DISEÑO DEL HELICÓPTERO
3.5.1 El problema del par principal
3.5.2 El problema de la alta velocidad

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CAPITULO 4: PARÁMETROS DE DISEÑO
4.1 INTRODUCCIÓN
4.2 DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS

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4.2.1 Definición de parámetros
4.2.2 Carga aerodinámica4.3 DEFINICIÓN DEL PERFIL Y MATERIALES
4.3.1 Diseño del perfil

4.3.2 Diseño del laminado

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CAPÍTULO 5: CÁLCULO DE LOS PARÁMETROS DE LA
SECCIÓN
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5.1 INTRODUCCIÓN
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5.2 CÁLCULO DE LA RIGIDEZ
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5.3 CÁLCULO DE LA MASA ESPECÍFICA
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5.4 RESUMEN DE PARÁMETROS
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5.5 REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS PARÁMETROS
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CAPÍTULO 6: CÁLCULO ESTÁTICO
6.1 INTRODUCCIÓN
6.2 FLEXIÓN DELAS PALAS
6.2.1 Introducción
6.2.2 Ecuación de la elástica
6.2.3 Transformación en una ecuación integrodiferencial
6.2.4 Adimensionalización
6.2.5 Solución de la ecuación de la elástica - Método de colocación
6.2.6 Leyes de esfuerzos
6.2.7 Resolución de paredes delgadas de material compuesto
6.2.8 Criterio de rotura
6.3 RESULTADOS
6.3.1 Selección de los puntos de colocación
6.3.2Solución de la elástica
6.3.3 Comparación entre distribución de carga aerodinámica

CAPÍTULO 7: ANÁLISIS DINÁMICO

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7.1 INTRODUCCION
7.2 VIBRACIONES DE LAS PALAS
7.2.1 Vibraciones libres de la pala
7.2.2 Palas sin rotación
7.2.3 Diagrama de resonancia generalizado
7.3 RESULTADOS

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CAPÍTULO 8:CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS

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8.1 RESUMEN Y CONCLUSIONES

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8.2 TRABAJOS FUTUROS

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BIBLIOGRAFÍA

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ANEXO A. PROGRAMAS DE MATLAB

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ANEXO B. HELICÓPTEROS

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Capítulo 1
INTRODUCCIÓN
1.1 MOTIVACIÓN
Este proyecto consiste en el diseño preliminar de la pala de un helicóptero medio.
El rotor es el componente que proporciona la sustentación alhelicóptero para que éste
pueda volar. Es el encargado de producir todos los desplazamientos para que el
helicóptero pueda moverse. Por eso, el rotor es uno de los elementos constitutivos más
importantes del helicóptero.
Las palas de los helicópteros se fabrican de materiales convencionales o
compuestos. Los materiales convencionales han sido utilizados a lo largo de la historia.
Sin embargo, en laactualidad está desapareciendo su utilización en favor de los
materiales compuestos. Se han hecho hueco dentro de las industrias aeronáuticas debido
a que tienen una seria de ventajas respecto a los materiales convencionales como
pueden ser las relaciones resistencia/peso y rigidez/peso. Además, otras de las ventajas
que presentan son el buen comportamiento a fatiga y la estabilidad...