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El fuselaje ( / ˈ f juː z əl ɑː ʒ / ; del francés fuselé "en forma de huso") es la sección principal del cuerpo de una aeronave . [ 1 ] Alberga a la tripulación , pasajeros o carga . En aeronaves monomotor, generalmente también contiene un motor , aunque en algunas aeronaves anfibias el único motor está montado en un pilón unido al fuselaje, que a su vez se utiliza como casco flotante . El fuselaje también sirve para posicionar las superficies de control y estabilización en relaciones específicas con las superficies de sustentación , lo cual es necesario para la estabilidad y maniobrabilidad de la aeronave.
Tipos de estructuras
Estructura de celosía
Este tipo de estructura aún se utiliza en muchas aeronaves ligeras con cerchas de tubo de acero soldadas . También se puede construir un fuselaje con estructura de celosía tipo caja en madera, a menudo recubierto con contrachapado. Las estructuras simples tipo caja pueden redondearse añadiendo largueros ligeros reforzados, lo que permite que el revestimiento de tela adopte una forma más aerodinámica o más estética.
Construcción geodésica
Barnes Wallis utilizó elementos estructurales geodésicos para los aviones británicos Vickers entre las dos guerras mundiales y durante la Segunda Guerra Mundial, conformando la totalidad del fuselaje, incluyendo su forma aerodinámica. En este tipo de construcción, múltiples largueros planos se enrollan alrededor de las cuadernas en espirales opuestas, creando una apariencia similar a una cesta. Este diseño resultó ser ligero, resistente y rígido, con la ventaja de estar fabricado casi en su totalidad con madera. Una construcción similar, utilizando aleación de aluminio, se empleó en el Vickers Warwick , con menos material que el necesario para otros tipos estructurales. La estructura geodésica también es redundante, por lo que puede soportar daños localizados sin sufrir una falla catastrófica. Un revestimiento de tela sobre la estructura completaba la estructura aerodinámica (véase el Vickers Wellington como ejemplo de un gran avión de guerra que utiliza este proceso). La evolución lógica de este diseño es la creación de fuselajes con madera contrachapada moldeada, en la que varias láminas se colocan con la veta en diferentes direcciones para obtener el tipo monocasco que se muestra a continuación.
Carcasa monocasco
En este método, la superficie exterior del fuselaje también constituye la estructura principal. Una forma típica de este método (véase el Lockheed Vega ) se construyó utilizando madera contrachapada moldeada , donde las capas de madera contrachapada se forman sobre un "tapón" o dentro de un molde . Una forma posterior de esta estructura utiliza tela de fibra de vidrio impregnada con resina de poliéster o epoxi como revestimiento, en lugar de madera contrachapada. Una forma simple de este método, utilizada en algunas aeronaves de construcción amateur, utiliza espuma plástica expandida rígida como núcleo, con un revestimiento de fibra de vidrio, lo que elimina la necesidad de fabricar moldes, pero requiere más esfuerzo en el acabado (véase el Rutan VariEze ). Un ejemplo de una aeronave de madera contrachapada moldeada de mayor tamaño es el caza/bombardero ligero de Havilland Mosquito de la Segunda Guerra Mundial . Ningún fuselaje con revestimiento de madera contrachapada es verdaderamente monocasco , ya que se incorporan elementos de refuerzo a la estructura para soportar cargas concentradas que, de otro modo, deformarían el revestimiento delgado. El uso de fibra de vidrio moldeada mediante moldes negativos ("hembra") (que proporcionan un producto casi terminado) es habitual en la producción en serie de muchos planeadores modernos . El uso de materiales compuestos moldeados para las estructuras del fuselaje se está extendiendo a grandes aviones de pasajeros como el Boeing 787 Dreamliner (mediante moldeo por presión con moldes hembra).
Semimonocasco
Este es el método preferido para construir un fuselaje totalmente de aluminio . Primero, una serie de cuadernas con la forma de las secciones transversales del fuselaje se mantienen en posición sobre una plantilla rígida . Estas cuadernas se unen con elementos longitudinales ligeros llamados largueros . Estos, a su vez, se recubren con una lámina de aluminio, fijada mediante remaches o adhesivos especiales. La plantilla se desmonta y se retira de la estructura del fuselaje, que luego se equipa con el cableado, los controles y el equipamiento interior, como asientos y compartimentos para equipaje. La mayoría de los aviones grandes modernos se construyen con esta técnica, pero utilizan varias secciones grandes construidas de esta manera que luego se unen con sujetadores para formar el fuselaje completo. Dado que la precisión del producto final depende en gran medida de la costosa plantilla, este método es adecuado para la producción en serie, donde se fabrican muchos aviones idénticos. Ejemplos tempranos de este tipo incluyen los aviones civiles Douglas Aircraft DC-2 y DC-3 y el Boeing B-17 Flying Fortress . La mayoría de los aviones ligeros metálicos se construyen utilizando este proceso.
Tanto las estructuras monocasco como las semimonocasco se denominan estructuras de "piel tensada", ya que la carga externa (proveniente de las alas, el empenaje y masas discretas como el motor) es soportada total o parcialmente por la superficie de revestimiento. Además, la carga derivada de la presurización interna es soportada (en forma de tensión superficial ) por la propia piel.
La distribución proporcional de las cargas entre los componentes es una decisión de diseño que viene determinada en gran medida por las dimensiones, la resistencia y la elasticidad de los componentes disponibles para la construcción, así como por si el diseño está pensado para ser "autoajustable", es decir, no requerir un dispositivo de fijación completo para su alineación.
Materiales
Los primeros aviones se construían con armazones de madera recubiertos de tela. Con la popularización de los monoplanos, los armazones metálicos mejoraron la resistencia, lo que finalmente condujo a la construcción de aviones con estructura totalmente metálica, con revestimiento metálico en todas sus superficies exteriores; esta tecnología se implementó por primera vez en la segunda mitad de 1915. Algunos aviones modernos se construyen con materiales compuestos para las principales superficies de control, las alas o el fuselaje completo, como el Boeing 787. En el 787, esto permite mayores niveles de presurización y ventanas más grandes para la comodidad de los pasajeros , así como un menor peso para reducir los costos operativos. El Boeing 787 pesa 680 kg menos que si fuera un conjunto totalmente de aluminio.
Windows
Los parabrisas de la cabina del Airbus A320 deben resistir impactos de aves de hasta 350 kn (650 km/h) y están hechos de vidrio reforzado químicamente . Generalmente se componen de tres capas o láminas, de vidrio o plástico : las dos interiores tienen 8 mm (0,3 pulg.) de espesor cada una y son estructurales, mientras que la capa exterior, de unos 3 mm de espesor, es una barrera contra daños por objetos extraños y abrasión , a menudo con un revestimiento hidrofóbico . Debe evitar el empañamiento dentro de la cabina y descongelar desde −50 °C (−58 °F) . Esto se hacía anteriormente con finos alambres similares a los de una ventana trasera de automóvil, pero ahora se logra con un revestimiento transparente de óxido de indio y estaño de nanómetros de espesor situado entre las láminas, conductor de electricidad y, por lo tanto, transmisor de calor. El vidrio curvado mejora la aerodinámica , pero los criterios de visibilidad también requieren paneles más grandes. Un parabrisas de cabina se compone de 4 a 6 paneles, 35 kg (77 lb) cada uno en un Airbus A320 . En su vida útil, un avión promedio pasa por tres o cuatro parabrisas , y el mercado se reparte equitativamente entre los fabricantes de equipos originales (OEM) y el mercado de repuestos con mayores márgenes . [ 1 ]
Las ventanas de cabina , fabricadas con acrílico estirado, mucho más ligero que el vidrio , constan de múltiples paneles: uno exterior diseñado para soportar cuatro veces la presión máxima de la cabina, uno interior de seguridad y un panel de protección contra arañazos cerca del pasajero. El acrílico es susceptible al agrietamiento : aparece una red de finas grietas, pero se puede pulir para restaurar la transparencia óptica . La eliminación y el pulido suelen realizarse cada 2-3 años en ventanas sin recubrimiento. [ 1 ]
Integración de alas
Los aviones de ala volante , como el Northrop YB-49 Flying Wing y el bombardero Northrop B-2 Spirit, no tienen fuselaje separado; en su lugar, lo que sería el fuselaje es una porción engrosada de la estructura del ala.
Por el contrario, existen algunos diseños de aeronaves que no tienen alas separadas, sino que utilizan el fuselaje para generar sustentación. Algunos ejemplos son los diseños experimentales de cuerpos sustentadores de la NASA y el Vought XF5U-1 Flying Flapjack .
Un fuselaje con alas integradas puede considerarse una combinación de las características anteriores. Distribuye la carga útil en un fuselaje que genera sustentación. Un ejemplo moderno es el Boeing X-48 . Uno de los primeros aviones que empleó este diseño fue el Burnelli CBY-3 , cuyo fuselaje tenía forma de perfil aerodinámico para generar sustentación.
Galería
Parte trasera interior del nivel principal de pasajeros de un Airbus A340 , donde se aprecia el mamparo trasero y una abertura de puerta.
Fuselaje de un CubCrafters Carbon Cub
El fuselaje puede ser corto y aparentemente poco aerodinámico , como en este Christen Eagle.
Esquema del fuselaje de un planeador
Véase también
Referencias
Enlaces externos
- Página de la NASA sobre el fuselaje
- Componentes de aeronaves