CONSTRUCCIONES AERONAUTICAS

CONSTRUCCIONES AERONAUTICASPieza Rota tren de aterrizaje Cessna 172

Vctor Hugo Crdoba Arteaga Planteamiento del problema La pieza nose gear attachment fiiting se ha fracturado aproximadamente en los ltimos 25 aterrizajes y ha sido cambiada 3 ocasiones en los pasados 2 meses.

Justificacin La pieza nose gear attachment fitting se ha estado fracturando anormalmente, por lo tanto se realizar el anlisis de esta pieza para evitar accidentes a los usuarios as como a personas cercanas a la avioneta. Adems de la seguridad ayudar a no tener un gasto extra y considerable ya que la pieza se est fracturando antes de su tiempo de vida til generando gastos al reemplazarla.

ObjetivosGeneral Determinar un material que cumpla con una vida til de 2 aos en la pieza nose gear attachment fitting.

ParticularesConocer todos los detalles del tren de aterrizaje y de la reglamentacin aeronutica.Encontrar los valores de esfuerzos, energa cintica y cargas que soporta el brazo delantero del tren de aterrizaje.Obtener una comparacin de materiales para decidir si el cambio de material es factible.

MetodologaRecaudacin de informacin del tren de aterrizaje de la avioneta y de la reglamentacin aeronutica.

Realizar clculos previos estimar las cargas a las que ser sometida la pieza el tren de aterrizaje y proponer un nuevo material.

Disear, analizar y desplegar resultados obtenidos en el paquete de datos NX.

Comparar resultados de los materiales.

Concluir.

Alcance Encontrar un material que sea ms apropiado, sin sacrificar peso, costo y no sea difcil de conseguir; para sustituir el anterior y evitar la fractura. Para efectos de este proyecto y por falta de apoyo econmico, solo se realizar el anlisis estructuralmente.Requerimientos Lo primero que necesitamos es encontrar el peso que soporta el brazo delantero del tren de aterrizaje ya que de esto dependen las fuerzas que actan sobre la pieza en cuestin. Para calcular estas fuerzas se toma el avin como una viga en la que actuar el peso del avin exactamente en el centro de gravedad de la avioneta, con dos reacciones la primera ser la del brazo delantero del tren y la segunda ser dos veces la parte trasera del tren dado que cada brazo de la parte de atrs deber soportar lo mismo.

Para este caso cualquier fuerza que pueda ser producida por el aire ser despreciada, esto porque los brazos estn cubiertos por parte del fuselaje, es decir que estn cubiertos aerodinmicamente. As mismo no se realizar ningn anlisis de tipo aerodinmico. A continuacin debemos obtener el esfuerzo mximo que debe soportar el tren de aterrizaje, tomaremos de nuevo la avioneta completa como una viga de seccin transversal rectangular, tomando como base la distancia de la punta del fuselaje a la cola del mismo y como altura la distancia de punta de la semi ala izquierda a la punta de la semi ala derecha.

Propuesta del modeloEl modelo propuesto no cambiar de forma ni configuracin sino solo se propondr un nuevo material capaz de soportar los resultados de la energa cintica que se genera en el brazo delantero del tren de aterrizaje. Despus de la recaudacin de informacin proponemos el acero AISI-SAE 4140 para sustituir al acero de fbrica AISI-SAE 1045.

Propiedades MecnicasAISI-SAE 1045AISI-SAE 4140Dureza163 HB275-320 HBEsfuerzo de fluencia310 MPa690 MPaEsfuerzo mximo565 MPa900-1050 MPaElongacin16% (en 50mm)16% (mnima)Reduccin de rea40%50% (mnima)Mdulo de elasticidad200 GPa200 GPaDensidad7.87 gr/cm37.85 gr/cm3Propiedades QumicasAISI-SAE 1045AISI-SAE 41400.43-0.50 %C0.38-0.43 %C0.60-0.90 %Mn0.75-1.00 %Mn0.80-1.10 %Cr0.15-0.25 %Mo0.15-0.35 %Si0.04% P max0.04% P max0.05% S max0.05% S maxAnlisis Estructural

Anlisis de ResultadosAISI 1045AISI 4140Deformacin mxima (in)0.194850.1892Esfuerzo equivalente (Von mises) (Pa)1.10 e71.10 e7Esfuerzo mximo (Pa)4.41 e65 e6Esfuerzo normal (Pa)2.89 e62.35 e6Conclusin Como podemos observar en la tabla de resultados, la comparacin entre ellos no muestra una diferencia muy notoria ni en esfuerzos ni en la deformacin. Esto nos hace afirmar que el motivo de que la pieza se fracturara no fue culpa del material, as que en este caso habr que analizar otros factores que pudieran hacer que esto pasara. Lo primero que se tendra que ver es la forma en que el piloto realiza los aterrizajes ya que si no sabe hacerlo de manera correcta somete a demasiada presin la pieza y este puede ser el motivo por el cul la pieza se dae tan seguido.