Lección 5 de 13

La aeronave: estructura, célula y multieje

Esfuerzos estructurales, tipos de construcción, la célula y su vida útil, alas, fuselaje y cola, superficies de mando primarias y secundarias, compensadores y tren de aterrizaje de un multieje.

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GU09 Bloque 5 · La aeronave

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La célula es la estructura de la aeronave: fuselaje, alas, superficies de cola, tren de aterrizaje y bancada del motor. El motor y los equipos no forman parte de ella. Su misión es soportar las cargas del vuelo y del suelo con margen, ser ligera y dar la forma aerodinámica.

Esfuerzos

Tracción: tiende a estirar. Compresión: tiende a aplastar.
Flexión: combina las dos. En vuelo el ala se flexiona hacia arriba: el extradós trabaja a compresión y el intradós a tracción.
Torsión: tiende a retorcer, como hacen los alerones sobre el ala.
Cortadura: tiende a deslizar una sección sobre otra, como en remaches y pernos.

Los montantes o cables situados bajo el ala trabajan a tracción cuando el ala sustenta: la sujetan frente a las cargas positivas de vuelo. En cargas negativas trabajan a compresión. Los cables superiores, cuando los hay, sujetan el ala frente a las cargas negativas y en el suelo.

Tipos de construcción

Celosía: tubos soldados o atornillados formando triángulos, recubiertos de tela. Ligera, sencilla y fácil de reparar.
Monocasco: el revestimiento soporta las cargas.
Semimonocasco: revestimiento reforzado por cuadernas y larguerillos. Es la más común en metal.
Materiales compuestos: fibra de vidrio, carbono o aramida con resina. Ligeros y con superficies muy lisas, pero sensibles al calor (por eso suelen pintarse de blanco), a los rayos UV y a los golpes que dejan daños ocultos.

La vida de la célula depende de la fatiga (cargas repetidas que crean grietas), la corrosión, la degradación de telas y resinas por el sol y los aterrizajes duros. Volar con sobrepeso o en turbulencia fuerte la acelera. Por eso hay que seguir el programa de mantenimiento y revisar cualquier golpe.

Alas

Según su posición: alta, media, baja o parasol, por encima del fuselaje.
Según su número: monoplano o biplano, con dos alas superpuestas, una encima de otra.
Arriostradas, con montantes o cables, o voladizas (cantilever), sin refuerzos exteriores.
Estructura interna: largueros, que soportan la flexión; costillas, que dan la forma del perfil; y revestimiento.

El ángulo de flecha es el que forma el borde de ataque con la perpendicular al eje longitudinal, es decir, con la perpendicular a la cuerda del encastre. El diedro es el ángulo de las alas respecto a la horizontal visto de frente.

Fuselaje y cola

La cola puede ser convencional, en T, en V o cruciforme. En algunos aviones el estabilizador horizontal es todo móvil y hace de timón de profundidad. Hay también diseños con el plano horizontal delante del ala (canard).

Superficies de mando

Primarias: alerones (alabeo), timón de profundidad (cabeceo) y timón de dirección (guiñada).
Flaps: aumentan la curvatura y a veces la superficie del ala. Pueden ser sencillos, de intradós, ranurados o Fowler. Algunos ULM usan flaperones, que hacen de alerón y de flap.
Slats y ranuras: en el borde de ataque. Retrasan el desprendimiento de la capa límite y permiten llegar a un ángulo de ataque mayor antes de la pérdida.
Disruptores y aerofrenos: destruyen sustentación o aumentan la resistencia.

Los dispositivos hipersustentadores aumentan el coeficiente de sustentación máximo cambiando la curvatura o la superficie del ala, o energizando la capa límite. Su objetivo no es aumentar el ángulo de ataque, aunque los slats sí permiten volar con más ángulo antes de la pérdida. Los mandos se accionan mecánicamente, con cables, poleas y varillas; eléctricamente, como muchos flaps y compensadores; o, rara vez en ULM, hidráulicamente.

El compensador

El compensador permite mantener una actitud sin hacer fuerza en los mandos. Puede ser una aleta en el borde de salida de una superficie, que se mueve en sentido contrario a ella, un muelle que precarga el mando, un estabilizador ajustable o un sistema eléctrico. Lo más común es el de profundidad, pero puede haberlos en los tres mandos: profundidad, alabeo y dirección.

Tren de aterrizaje

Convencional: dos ruedas principales por delante del centro de gravedad y una rueda o patín en la cola. Más ligero y apto para terreno irregular, pero tiende a hacer «caballitos» en la carrera.
Triciclo: dos ruedas principales y una rueda de morro. Más fácil de manejar en el suelo.
Fijo o retráctil: el retráctil reduce la resistencia, pero añade peso, complejidad y el riesgo de olvidar bajarlo.
Amortiguación con ballestas, cordones elásticos o amortiguadores; frenos de tambor o de disco.
Flotadores para hidroaviones (hasta 650 kg en ULM) y esquís para nieve.

Ilustración en preparación

Multieje de ala alta arriostrada con las partes rotuladas: fuselaje, ala con largueros y costillas en transparencia, montante, alerón, flap, estabilizador horizontal, timón de profundidad con su compensador, deriva, timón de dirección y tren triciclo.

Ideas clave

La célula incluye fuselaje, alas, cola, tren y bancada, no el motor.
Los montantes bajo el ala trabajan a tracción con cargas positivas.
Los hipersustentadores aumentan el CLmax; los slats permiten más ángulo de ataque antes de la pérdida.
Puede haber compensadores de profundidad, alabeo y dirección.
Tren convencional: rueda o patín de cola; triciclo: rueda de morro.

Para el examen

«La filosofía de los hipersustentadores es aumentar el ángulo de ataque»: falso. Los que permiten mayor ángulo antes de la pérdida son los slats.
Tren convencional = dos ruedas principales y rueda de cola o patín.
Biplano: dos alas superpuestas, no «una a cada lado».