Sertificado

Arquitectura de aviones:
Arquitectura del ala y derivas

Tema 2.2
5 de octubre de 2006
Sergio Esteban
sesteban@us.es

10/10/2006

Calculo de Aviones

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Outline

Arquitectura del ala.
Arquitectura de la cola.
Ejemplos UAV.
Bibliografía.

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Calculo de Aviones

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Arquitectura del Ala
Configuración general:
Estructura.

Tener en cuenta en su diseño:Aspectos estructurales.
Fiabilidad.
Aspectos funcionabilidad:
Accesibilidad .
Aspectos aerodinámicos:
Eficiencia.
Ubicación.
Actuaciones.

Equipos.

Combustible.
Tren de aterrizaje
Sistema hidráulico.
Antihielo.

Mandos.

Alerones - ailerons
Aleta hipersustentadora - Flaps
Freno aerodinámico - Spoiler
Aleta de ranura - Slats

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Arquitecturadel Ala - Elementos del ala
Elementos constitutivos:

Largueros - spar.
Costillas - ribs.
Larguerillos - Longitudinal stringer .
Revestimiento - skin.
Cajón de torsión – torsional box – D-box.
Borde de entrada – leading edge
Borde de salida – trailing edge
Extremo del ala - wingtip
Puertas de acceso.
Uniones entre elementos.
Zonas reforzadas:
Tren de aterrizaje.
Motores.Climatología

Unión ala-fuselaje.
Alojamiento del tren.

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Arquitectura del Ala - Costillas
Función:

Generalmente construidos en una pieza sólida
aunque se pueden construir costillas con
agujeros de accesos o armaduras:
Cableado: hidráulico, eléctrico.
Reducción de peso

Cargas

Cargas primarias

Cargas aerodinámicas externas y su transferencia
alos largueros.

Cargas inerciales:

Combustibles.
Estructura
Equipamiento externo.

Cargas de aplastamiento
Redistribución de cargas concentradas (góndola
motor y tren de aterrizaje) a los largueros y a
los paneles de recubrimiento.
Miembros de soporte para los larguerillos

Redistribución de cizalladura en los lugares de
cargas concentradas.

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5Arquitectura del Ala – Costillas (espaciado)
Espaciado de costillas
Determinado en la fase inicial de
diseño.
Proceso de optimización
Peso de las costillas
Peso estructura de la caja.
Peso revestimientos.

En función de la zona en la que nos
encontremos, y lo que se encuentre en
dicha zona.
Motores.
Unión raiz-fuselaje.
Tanques de combustible…

El espaciado aumenta con laprofundidad de la caja.
Aumento espacio cercano a la raíz y
disminuye a medida que nos acercamos
a la punta.

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Arquitectura del Ala - Posición de largueros y costillas.
Diversidad de opiniones

Paralelas a la trayectoria de vuelo:

Asegurar la forma suave aerodinámica entre los largueros.
Si se utilizan larguerillos a lo largo de la envergadura dela ala, se pierde
dicha suavidad aerodinámica.
Si el espaciado entre costillas es similar: implica un aumento de la longitud
de la costilla ~ 25%

Problemas con la construcción de alas con flecha
Cargas concentradas en uniones

Estudio de las cargas para determinar el grosor por zonas del ala

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Arquitectura del Ala – Costillas Configuracionestípicas

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Arquitectura del Ala – Cubiertas de las alas
En función de dónde está concentrada el
material que resiste la flexión:
Material concentrado en los “spar caps”
Ventajas:
Simplicidad de construcción.
Los spar caps pueden ser diseñados tal que colapsen
cerca del limite de fatiga del propio material.

Desventajas:
El revestimiento se colapsa acargas bajas por lo que
se reduce la habilidad del revestimiento para resistir
flexión – desaprovechamiento de material.
El revestimiento puede oscilar con grandes
amplitudes aumentando la resitencia.
Fallos de fatiga debidos al estrés de flexión del
revestimiento colapsado.

Material distribuido alrededor del perímetro:
Múltiples largueros: aviones de altas velocidades
Distribución de...