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La caja de ala de un avión de ala fija se refiere a la estructura principal de transporte de carga del ala, que forma el centro estructural de las alas y también el punto de unión para otros componentes del ala, como flaps de borde de ataque, flaps de borde de fuga y dispositivos de punta de ala. . La caja de alas continúa más allá de las raíces visibles de las alas e interactúa con el fuselaje en la caja de alas central, que forma el núcleo estructural de un avión.

La caja del ala se llama así porque, en muchos diseños, la combinación de los largueros del alerón delantero y trasero y los revestimientos del ala superior e inferior juntos forman una forma de "caja" natural que atraviesa el ala. [1] Si bien la estructura interna del ala comúnmente proporciona gran parte de la fuerza a través de una combinación de largueros, costillas y largueros, la piel externa también generalmente soporta una proporción de las cargas. En muchos aviones, el volumen interior de la caja del ala también se ha utilizado para almacenar combustible, lo que comúnmente se conoce como un diseño de ala húmeda . [1]

En los últimos años, ha habido un uso creciente de materiales compuestos dentro de la caja de alas; esta tendencia se ha seguido en gran medida para lograr pesos más bajos que los diseños que solo utilizan materiales convencionales. [2] [3] Específicamente, la fibra de carbono se ha convertido en un material popular debido a su muy alta relación resistencia-peso. [4] Durante enero de 2017, el conglomerado aeroespacial europeo Airbus Group anunció que había creado la primera caja de ala central compuesta de una sola pieza del mundo, afirmando que representaba una reducción del 20 por ciento en el costo de fabricación al ser más fácil de ensamblar. [5]

Evaluación y prueba [ editar ]

Debido a su papel estructural crucial, el wingbox se somete a un análisis y escrutinio considerables para estar seguros de sus capacidades, así como para lograr un rendimiento óptimo. Como tal, los ingenieros aeroespaciales han ideado varias técnicas para calcular y verificar las tensiones involucradas y los fabricantes de aviones las han empleado. [1] Se ha atribuido directamente al uso de cálculos y pruebas cada vez más capaces el haber permitido la producción de alas más ligeras y eficientes. [2] Hacia la última parte del siglo XX, el uso de la tecnología de diseño asistido por computadora (CAD) se convirtió en algo común en los programas aeroespaciales; como tal, los paquetes de software como CATIA desempeñan un papel importante en el proceso de diseño y fabricación.[1]

Por otra parte, la verificación física del comportamiento estructural de la caja alar se exige normalmente en el proceso de certificación de aviones civiles por parte de las autoridades de certificación . En consecuencia, es común que los fabricantes de aviones produzcan unidades de prueba no voladoras que se someten a pruebas en tierra, ejerciendo cargas de hasta 1,5 veces las fuerzas aerodinámicas máximas que se espera encontrar en cualquier momento durante su vida operativa. [6] Las pruebas destructivas de los elementos del ala han existido desde los primeros días de la aviación, aunque las técnicas específicas empleadas se han vuelto cada vez más sofisticadas, particularmente desde la invención de la galga extensométrica.en 1938, que ha sido de uso generalizado dentro de la industria aeroespacial desde la Segunda Guerra Mundial . [7]

Las pruebas no destructivas también se realizan no solo durante el proceso de certificación inicial, sino a menudo a lo largo de la vida de una aeronave para protegerse contra fallas por fatiga o inspeccionar daños potenciales infligidos. [8] Las técnicas comunes incluyen inspección visual, pruebas ultrasónicas , pruebas radiográficas , pruebas electromagnéticas , emisiones acústicas y shearografía . [9] [10]A veces, a través de tales técnicas, se identifica la necesidad de reemplazar la caja de alas de un avión individual; aunque se trata de un procedimiento bastante intensivo y costoso, que lleva a los operadores a optar por poner fin a la vida útil de la aeronave, estos reemplazos se realizan ocasionalmente. [11] [12] Durante el verano de 2019, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos se vio obligada a dejar en tierra más de 100 de sus aviones de transporte Lockheed Martin C-130 Hercules al descubrir un agrietamiento excesivo en la caja de alas para la inspección y el trabajo de reparación. [13] Las aeronaves destinadas a una vida útil prolongada a menudo han recibido cajas de alas de reemplazo como parte de los programas de extensión de la vida útil. [14]

Referencias [ editar ]

  1. ^ a b c d Immanuvel, D .; Arulselvan, K .; Maniiarasan, P .; Senthilkumar, S. (2014). "Análisis de estrés y optimización de peso de una estructura de caja de ala sometida a cargas de vuelo" (PDF) . La Revista Internacional de Ingeniería y Ciencia (IJES) . 3 (1): 33–40. ISSN  2319–1813 Comprobar |issn=valor ( ayuda ) .
  2. ^ a b Moros, G .; Kassapoglou, C .; de Almeida, SFM; Ferreira, CAE (2019). "El peso cambia en el diseño de una caja de ala compuesta: efecto de varias opciones de diseño" . CEAS Aeronaut Jpournal . 10 (2): 403–417. doi : 10.1007 / s13272-018-0321-4 .
  3. ^ Oliveri, Vincenzo; Zucco, Giovanni; Peeters, Daniël; Clancy, Gearoid; Telford, Robert; Rouhi, Mohammad; McHale, Ciarán; O'Higgins, Ronan; Joven, Trevor; Weaver, Paul (abril de 2019) [2 de enero de 2019]. "Diseño, Fabricación y Ensayo de una Caja de Alas de Rigidez Variable Termoplástica Consolidada In Situ". Revista AIAA . 57 (4): 1671–1683. Código Bib : 2019AIAAJ..57.1671O . doi : 10.2514 / 1.J057758 .
  4. ^ Cunningham, Justin (13 de junio de 2014). "La industria aeroespacial se mueve hacia alas de fibra de carbono" . Materiales de ingeniería .
  5. ^ "El nuevo diseño de la caja del ala central de Airbus es una gran promesa para los aviones del futuro" . Grupo Airbus. 13 de enero de 2017.
  6. ^ "Boeing completa con éxito las pruebas destructivas de 787 wingbox" . Mundo de los compuestos . 17 de noviembre de 2008. Archivado desde el original el 29 de septiembre de 2011 . Consultado el 31 de agosto de 2011 .
  7. ^ Hoversten, Paul (30 de abril de 2009). "Entonces y ahora: bajo estrés" . Revista Air & Space .
  8. ^ Snider, H. Lawrence; Reeder, Franklin L .; Dirkin, William (julio de 1972). Pruebas de resistencia residual y propagación de grietas en las alas centrales del avión C-130 con daño por fatiga impuesto por el servicio (PDF) (Informe). NASA . Archivado desde el original (PDF) el 17 de febrero de 2015.
  9. ^ Gholizade, S. (2016). "Una revisión de los métodos de ensayo no destructivos de materiales compuestos" . Integridad estructural de Procedia . 1 : 50–57. doi : 10.1016 / j.prostr.2016.02.008 .
  10. ↑ Bayraktar, E .; Antolovich, SD; Bathias, C. (12 de septiembre de 2008). "Nuevos desarrollos en controles no destructivos de los materiales compuestos y aplicaciones en ingeniería de fabricación". Revista de tecnología de procesamiento de materiales . 206 (1–3): 30–44. doi : 10.1016 / j.jmatprotec.2007.12.001 .
  11. ^ Housman, Damian (15 de noviembre de 2006). "El centro de logística aérea actualiza las cajas del ala central de los C-130" . Comando de Material de la Fuerza Aérea .
  12. ^ "Mantener el vuelo de los C-130: reemplazos de la caja del ala central" . Diario de la industria de defensa . 4 de abril de 2007.
  13. ^ Insinna, Valerie (8 de agosto de 2019). "La Fuerza Aérea de los Estados Unidos detiene las operaciones de vuelo durante más de un centenar de C-130 por grietas 'atípicas'" . Noticias de defensa .
  14. ^ Tomkins, Richard (18 de julio de 2017). "Marshall Aerospace and Defense elegido para el trabajo C-130J" . UPI .