Material para aviones
La piel de un avión es la superficie exterior que cubre gran parte de sus alas y fuselaje[1] Los materiales más utilizados son el aluminio y las aleaciones de aluminio con otros metales, como el zinc, el magnesio y el cobre.
A medida que avanzaba el siglo XX, el aluminio se convirtió en un metal esencial en los aviones. El bloque de cilindros del motor que impulsó el avión de los hermanos Wright en Kitty Hawk en 1903 era una pieza de fundición de una aleación de aluminio que contenía un 8% de cobre; las palas de hélice de aluminio aparecieron ya en 1907; y las cubiertas, asientos, capós, soportes de fundición y piezas similares de aluminio eran comunes a principios de la Primera Guerra Mundial.
En 1916, L. Brequet diseñó un bombardero de reconocimiento que marcó el uso inicial del aluminio en la estructura de trabajo de un avión. Al final de la guerra, los aliados y Alemania emplearon aleaciones de aluminio para la estructura de los conjuntos de fuselaje y alas[2].
El fuselaje de los aviones ha sido la aplicación más exigente para las aleaciones de aluminio; hacer una crónica del desarrollo de las aleaciones de alta resistencia es también registrar el desarrollo de los fuselajes. El duraluminio, la primera aleación de aluminio de alta resistencia y tratable térmicamente, se empleó inicialmente para la estructura de los dirigibles rígidos, por parte de Alemania y los Aliados durante la Primera Guerra Mundial. El duraluminio era una aleación de aluminio-cobre-magnesio; se originó en Alemania y se desarrolló en Estados Unidos como aleación 17S-T (2017-T4). Se utilizaba principalmente como chapa y placa.
Ala cónica
La estructura principal de un ala de transporte moderna consta de largueros, costillas, mamparos y paneles de revestimiento. La resistencia estructural del ala puede soportar su propio peso, el peso del combustible, el peso del motor y las fuerzas impuestas por las fuerzas aerodinámicas y los trenes de aterrizaje. Las alas se construyen en tres conjuntos, como las secciones del ala izquierda, derecha y central, y se unen como un ala de una sola pieza.
El momento de flexión y las cargas de cizallamiento del ala a la estructura del fuselaje se transfieren a través de la estructura de orejetas. La fijación se realiza mediante una serie de lengüetas con pasadores entre el lado del ala de la caja del ala y el fuselaje.
Las alas son el lugar más fácil para sostener el peso del motor y el combustible. Las fuerzas aerodinámicas ayudan a elevar las alas debido a su forma aerodinámica, por lo que también ayuda a levantar el peso del ala junto con el peso del motor y el combustible.
Hay dos o más largueros principales y largueros intermedios entre los largueros principales. Los largueros intermedios soportan las cargas operativas. Los largueros principales ayudan a soportar las cargas de los motores, el fuselaje, el tren de aterrizaje y las superficies de vuelo.
Construcción de aviones
Por ejemplo, durante las turbulencias, puede parecer que las alas se agitan fuera de la ventana. En una tormenta particularmente turbulenta, algunos pueden imaginar que las alas se doblan tanto que podrían partirse. Sin embargo, este escenario es casi imposible.
En el interior de las alas hay dos “largueros”, vigas metálicas que soportan las cargas de las alas y dificultan su flexión. Los largueros atraviesan todas las alas y se conectan en una “caja de alas” en la parte inferior del fuselaje, lo que garantiza que las alas no puedan romperse.
Forma de ala de avión
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En el rango de velocidad transónica (por encima de Mach 0,7 aproximadamente), la resistencia aerodinámica se rige por la regla del área de Whitcomb, que básicamente dice que para minimizar la resistencia aerodinámica, el área de la sección transversal del avión debe cambiar lo más suavemente posible, independientemente de su forma real. Es algo contraintuitivo, pero está bien establecido.
En el diseño habitual de un avión, la sección transversal aumenta en los motores que cuelgan por delante del borde de ataque del ala y luego en la parte gruesa del ala y la caja del ala (la parte más gruesa del fuselaje donde se conectan las alas), pero las puntas de las alas son demasiado finas y el área de la sección transversal disminuiría con demasiada rapidez, por lo que es necesario fijar algo en el borde de salida para que la reducción del área de la sección transversal sea más suave. Los cuerpos antichoque suelen combinarse convenientemente con el actuador de los flaps y los carenados de las orugas.
