estructuras aeronauticas rev 001

7/24/2019 Estructuras Aeronauticas Rev 001

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Area Estructuras yMateriales


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Ctedras de Estructuras Estructuras I Estructuras II Estructuras III

Estructuras IV Estructuras V

ContenidosGenerales para

todas las carreras

ContenidosEspecficos para

IngenieraAeronutica


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Estructuras reticuladas y semimonocasco. Estructurasde materiales compuestos

Fuselaje:DEFINICIN: El fuselaje es el cuerpo estructural de la aeronave, quealoja a los pasajeros y/o carga y combustible, junto con los sistemas yequipos. Se considera la parte central por que a ella se acoplandirectamente o indirectamente el resto de los componentes como lassuperficies aerodinmicas, el tren de aterrizaje y el grupomotopropulsor. En aeronaves monomotor el fuselaje contiene al grupomotopropulsor y a la cabina de la tripulacin; sirve tambin de soportea las alas y estabilizadores; y lleva el tren de aterrizaje.En aviones multimotores, los motores van dispuestos en barquillas omstiles, sobre o bajo las alas, o en la cola.


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En el caso del ATR elfuselaje se une de formadirecta a las alas y a lacola, mientras que elgrupo motopropulsor se

une al fuselaje de formaindirecta a travs de lasalas.


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FORMA: Solucin de compromiso entre una geometra suave con pocaresistencia aerodinmica y ciertas necesidades de volumen o capacidadpara poder cumplir con sus objetivos. El fuselaje variar entoncesdependiendo de las tareas que el avin va a desempear.

Mientras que un avin comercial buscar un promedio entre volumenpara carga y pasajeros, y aerodinmica; un caza militar buscar unfuselaje que le permita realizar maniobras a altas velocidades sin sufrirdeterioros estructurales.

En aviones comerciales la seccin recta del fuselaje tender a ser circularpara aliviar las cargas de presurizacin de la cabina, ya que de estaforma los esfuerzos generados son uniformes.


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Tipos de Construccin:

FUSELAJE RETICULAR O TUBULAR: Se fabrica a partir de tubos de acerosoldados o de madera, que van formando la estructura principal delavin en forma de huso. En esta estructura encontramos lascuadernas que son los elementos ms importantes que conforman ydan rigidez a la estructura; los largueros que unen las cuadernas y que

son largos tubos longitudinales que recorren gran parte del avin; y lasdiagonales, que dan rigidez torsional al conjunto largueros-cuadernas.Esa estructura de tubos se cubre ms tarde con tela, o en otrasocasiones con chapas metlicas o de madera, de tal forma que elfuselaje adquiere externamente una forma aerodinmica y uniforme.Particularmente este recubrimiento de tela no aade resistencia

estructural sino que son las cuadernas, largueros y diagonales los quesoportan todas las cargas en vuelo y tierra.Baja resistencia estructural para los requerimientos de mayoresvelocidades, maniobras y capacidades de carga.


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FUSELAJE MONOCASCO: Este tipo de estructura monocasco otodo de una pieza es un tubo en cuyo interior se sitan aintervalos una serie de armaduras verticales llamadas cuadernas,

que dan forma y rigidez al tubo. El tubo del fuselaje, o elrevestimiento exterior s forma parte integral de la estructurasoportando y transmitiendo los esfuerzos a los que est sometido elavin. Para que este revestimiento soporte estas cargas debe serresistente y por ello est fabricado en chapa metlica de granespesor. A mayor espesor, mayor peso, y es que el fuselaje

monocasco, aun siendo ms resistente, es ms pesado.Es de difcil reparacin ante daos y el revestimiento est sometidoa esfuerzos combinados de tensin.


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FUSELAJE SEMIMONOCASCO: EL ms usado hoy en da, resolviendo elproblema del peso y espesor del anterior modelo. La introduccin depiezas de refuerzo en el interior permiti aliviar el revestimientopudiendo ser de menor espesor. Las cuadernas se unen mediantelargueros y larguerillos que recorren el avin longitudinalmente. Loslargueros y larguerillos permiten el disminuir el espesor de la chapa derevestimiento.Todo esto forma una compleja malla de cuadernas, larguerillos,largueros y revestimiento, unida mediante pernos, tornillos, remaches yadhesivos.


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MATERIALES COMPUESTOS: Se define a aquellos materialesconformados por una combinacin de 2 o mas materiales distintos.El ms clsico es la fibra de vidrio embebida en resina epoxi

(matriz). En general las fibras, sean estas de vidrio, carbono, kevlar,etc., solo soportan cargas de traccin.La conformacin de varias capas de estas fibras contenidas porresinas, logran materiales de gran resistencia a todo tipo deesfuerzos combinados y de muy bajo peso. Permiten tambinrealizar componentes de una gran variedad de formas, no siendo

posible esto con metales o maderas.Su utilizacin se est generalizando en varias partes de aeronavesde pasajeros y en la construccin ntegra de aeronaves depequeo porte (planeadores).Otro material son las placas sndwich compuestas de dos lminasque envuelven un material de relleno, obtenindose elementos de

gran rigidez y bajo peso para recubrimientos y pisos.


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Placa Sandwich

Lminas

Honeycomb


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Cargas normales en servicio. Conocimientoselementales de diagrama de rfaga y maniobra yvelocidades limitativas

Los tres esfuerzos bsicos son la traccin, compresin y esfuerzos cortantes. Y suscombinaciones son: flexin, torsin y esfuerzos de contacto.

TRACCIN COMPRESIN ESFUERZOS CORTANTES

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Flexin

CompresinTraccin

Torsin

Genera esfuerzos cortantes


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Esfuerzos sobre la aeronave

Sustentacin

PesoEfecto de

Flexin en laalas

Efectos deFlexin yTorsin en el

fuselaje

Efecto deFlexin en el

fuselaje


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Esfuerzos sobre la aeronave


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Los Estndares de Aeronavegabilidad establecen las cargas, maniobras y rfagasque debe soportar la aeronave para una operacin segura. Se establecendistintos factores de carga, de acuerdo a la categora de la aeronave, donde loscomponentes estructurales se comporten de manera elstica, sufran dao ysufran falla.

Lmite elstico: La estructura se deforma al aplicar una carga. En la descarga,la estructura toma su forma original. Est limitado a que esta deformacin noafecte el normal funcionamiento de otro componente.

Dao: La estructura se deforma al aplicar una carga. En la descarga, laestructura no vuelve a su forma original quedando con deformacionespermanentes.

Falla: La estructura rompe a la aplicacin de la carga.


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FACTOR DE CARGA: Tambin llamada fuerza o factorg (Gravedad), es una medidade multiplicacin de los esfuerzos.

Ejemplo: a un g mi peso es de 80 kg.Si el factor de carga es de 2 o 2g mi peso sera de 160 Kg.

Si un ala debe tener una fuerza de sustentacin de 1000 kg. y se la debe disear a6g , se tomar una carga de diseo de 6000 Kg.

Este factor es positivo (+6g ) si las fuerzas actan hacia arriba con respecto al ejelongitudinal del avin, y negativo si la carga est aplicada hacia abajo.


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Simulacin de Condiciones de Servicio

Luego de calcular y dimensionar un elemento a determinadas condiciones decarga, se simulan estas condiciones para validar los clculos ejecutados. Puedenresultar destructivos si se llevan las cargas al lmite.

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