8/17/2019 Tipos de Estructuras Aeronauticas y Partes Estructurales

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Tipos de estructuras Aeronauticas y partes estructurales

Para adentrarnos al diseño necesitamos conocer las partes estructuralesgenerales de un avión así como los tipos de estructuras que existen en laactualidad dentro del mundo de la aviación.

La estructura de un avión tiene dos funciones: por un lado transmite ysoporta 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 quelas capas de recubrimiento sean un efectivo material resistente, y en funciónde si esta delgada capa est! rigidi"ada o no, nos encontraremos conestructuras monocasco o semimonocasco, si las dimensiones son muy grandesy 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 construcciónde aeronaves, por su relativa sencille", flexibilidad y fortale"a... $e utili"a

normalmente en aeronaves pequeñas, en donde el espacio interno no es unanecesidad primordial. %onsta de cuatro largueros longitudinales, que forman lasaristas del fusela#e, se mantiene su forma de ca#ón por medio de otroselementos colocados de forma transversal y diagonal entre los anteriores, demanera interna puede colocarse otros elementos diagonales o utili"ar alambreso cables de arriostramiento. Las alas construidas con este tipo de estructurasutili"an costillas que son armadas con estructura reticular y la mayoría de lasveces un marco continuo que ace las veces de borde de ataque y fuga, definela forma en planta, que puede o no llevar larguero, en cuyo caso tiene cablestensores o estructuras arriostradas por dentro y&o fuera del ala.

Este tipo de estructura se construye en madera o metal. La met!licanormalmente es de tubo de acero '()* molibdeno y cromo de secciónredonda. Para mantener la fortale"a estructural y su flexibilidad, es importanteefectuar buenos puntos de unión ya sea pegado, arriostrado y fi#ado, en casode estructuras de madera o muy buena soldadura en caso de las met!licas. Lacantidad y separación de los elementos estructurales, ser!n los que den mayor o menor rigide" a la estructura. Estructuralmente no requiere de unrevestimiento externo resistente, ya que por su configuración la mismaestructura absorbe todos los esfuer"os, por esa ra"ón en los inicios de laaviación estas estructuras eran incluso vistas, es decir, no se las forraba,posteriormente para me#orar la aerodin!mica se empe"ó a cubrirlas con telasimpermeabili"adas. +ncluso oy se contina empleando esta pr!ctica. Es

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posible agregar componentes tipo cuadernas a la estructura para poder dar unaforma 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 elrevestimiento no tendr! ninguna utilidad, por eso la necesidad de emplear unaestructura que de m!s utilidad al espacio interno cuando se lo requiera.

  Estas estructuras reticulares a nivel de c!lculo de ingeniería se reali"a oprocede de la misma manera como otro tipo de c!lculos estructurales comopuentes o andamios, por momentos, sumatoria de fuer"as implementando elm-todo de los nodos o m-todo de las secciones.

El recubrimiento no colabora con la estructura para resistir las fuer"asque obran sobre el fusela#e. $e construyen conforme a dos tipos de solucionesb!sicas: las estructuras pratt y warren:

%ualquiera sea la opción que se adopte debe constar por lo menos decuatro largueros principales o primarios, que casi siempre se extienden a todolo largo del fusela#e. 

Estructura de pratt

:

Los cuatro largueros est!n unidos entre sí por elementos verticales ydiagonales, -stos deben traba#ar solo a la tracción y se llaman tensores,obteni-ndose una estructura encablada.

Estructura warren:

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Es m!s rígida que la anterior, se caracteri"a por prescindir de elementosincapaces de traba#ar a la compresión. El fusela#e se construye sobre la basede 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, selos 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 lassolicitaciones tambi-n lo ace el rol de cada uno.

ormalmente se construyen largueros y elementos diagonales con tubosde acero al cromo molibdeno soldado, y en algunos casos con perfiles deacero o aleaciones livianas o abulonadas.

Fuselaje monocasco:

  Es una estructura a recubrimiento resistente, este colabora con el resto paraproporcionar resistencia al con#unto. %onsiste en un casco ueco delgado sinórganos transversales ni longitudinales. /ambi-n se llama así al fusela#eformado por anillos distanciados entre si, a los cuales se fi#a el revestimiento.

La palabra monocasco deriva de monocoque, que significa “cáscara ocurva plana simple sin refuerzo”. Por la mayor estabilidad lograda con lainclusión del recubrimiento resistente, este tipo de estructura a despla"ado ala reticulada. 0ctualmente su empleo se limita a aquellos casos en que nodeben practicarse aberturas, o si se las debe incluir, -stas son pequeñas ypocas, 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 laventa#a de poder aumentar su sección a igualdad de peso, con lo que seaumenta la estabilidad del con#unto frente a las cargas que obran sobre elfusela#e. En resumen, resulta ser liviano pero es de difícil construcción, es dedifícil reparación, e impone limitaciones de diseño.

 

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Fuselaje monocasco reforzado:

$e refuer"a el recubrimiento con anillos verticales, las cuadernas. 1ado que elrecubrimiento puede absorber las fuer"as de tracción pero no las decompresión, que f!cilmente producen deformaciones, se agregan perfilesangulares de distinta forma.

Fuselaje semimonocasco:  estructuras formadas por un revestimiento yrefuer"os transversales y longitudinales que acen posible soportar losesfuer"os de compresión, flexión y torsión sin fallos del revestimiento. Es el tipo

empleado con preferencia.2isual.

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• Las principales partes estructurales d ion son:

• 3evestimiento 4s5in6.

/ransmite las presiones aerodin!micas a los elementosrigidi"adores longitudinales y transversales, en los que se apoya.

 0bsorbe esfuer"os cortantes, procedentes de las fuer"as

cortantes y momentos torsores.

%olabora con los elementos rigidi"adores longitudinales

4larguerillos6 en absorber esfuer"os normales producidos pormomentos 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 4stringers, stiffeners6: son perfiles de capa. $u disposición

es segn la dirección longitudinal del fusela#e, o el ala, o de lassuperficies de cola.

 0bsorben con el revestimiento esfuer"os normales producidos por 

la fuer"a normal y el momento flector y la presuri"ación.

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$ubdividen el revestimiento en paneles, estabili"!ndolos al

dividirlos en paneles m!s pequeños, y aumentando por tanto lacarga de pandeo

• Largueros 4spars6: son vigas. En ellas diferenciamos abitualmente el

alma 47eb6 y los cordones de larguero 4spar caps o spar flanges6. Loscordones de larguero y los larguerillos se diferencian en que los ltimosaguantan menos las cargas a pandeo como columna: los cordones delarguero est!n estabili"ados por el revestimiento y adem!s por el alma.

• %ostillas y cuadernas 4ribs y frames6: son elementos rigidi"adores

transversales 4los anteriores son longitudinales6. 3eciben el nombre decostillas las que van situadas en alas y timones, y cuadernas 4omamparos si son ciegos6 los del fusela#e.

8antienen la forma de la sección

1ifunden las cargas concentradas, en forma de carga

distribuida a los elementos adyacentes

1isminuir la longitud efectiva de los larguerillos

%olabora con el revestimiento en soportar esfuer"oscircunferenciales debidos a presuri"ación.

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