Descripción General de las Aeronaves

Introducción a la Ing. Ing Aeroespacial

Tema 2 – Descripción General de las Aeronaves Sergio Esteban Roncero Francisco Gavilán Jiménez Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos Escuela Superior de Ingenieros Universidad de Sevilla Curso 2011 2011-2012 2012 Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

1

Contenido    

Introducción Principios básicos del vuelo.

Actuaciones de una aeronave. aeronave Descripción general de los aviones     



Configuración g general g Mandos de vuelo Estructura Sistemas y equipos de a bordo Instrumentos de a bordo

Descripción general de los helicópteros    

Configuración C fi ió generall Mandos de vuelo Sistemas y equipos q p de a bordo Instrumentos de a bordo

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

2

Introducción 



Una aeronave puede definirse como un vehículo í capaz de sustentarse en el aire y que puede desplazarse en su seno de forma controlada.

La fuerza de sustentación,, que q compensa p el peso p del vehículo,, es generada por distintos fenómenos físicos dependiendo del tipo de aeronave.   



En los aerostatos es el empuje de Arquímedes.

En los aviones y aeronaves de ala giratoria son las fuerzas aerodinámicas.

En los aerodeslizadores es la sobrepresión del colchón de aire que se forma en la parte inferior del vehículo.

En este capítulo se va a tratar con aviones y aeronaves de ala giratoria.

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

3

Principios p básicos del vuelo 

Dos necesidades clave:  



Ambos b efectos, f sustentación ió y control, l están á producidos d id por fuerzas f aerodinámicas, esto es, fuerzas ejercidas por el aire sobre la aeronave. 



Para generarlas, generarlas se necesita que exista una velocidad relativa respecto al aire.

En general, la acción del aire sobre una aeronave produce fuerzas y momentos aerodinámicos que habrá equilibrar.  



Generar fuerzas sustentadoras Conseguir vuelo controlado

Equilibrio de fuerzas  Vuelo a velocidad constante Equilibrio ilib i de d momentos  Control C ld de actitud i d

Para definir estas fuerzas y momentos, se requiere de un sistema de referencia. referencia  

Sistema de ejes cuerpo Sistema a de d ejes j viento o Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

4

Fuerzas y momentos aerodinámicos 

Componentes de las fuerzas aerodinámicas:   



Fuerza Lateral (C – Cross force) Sustentación (L - Lift) Resistenacia (D- Drag)

Componentes de momento:   

Momento de cabeceo (Pitch) Momento de balance (Roll) Momento de guiñada (Yaw)

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

5

Avión 

   

El vuelo horizontal,, rectilíneo y uniforme de un avión requiere q el equilibrio de fuerzas referidas al centro de masas de la aeronave, donde el empuje (T-Thrust) contrarresta la resistencia aerodinámica (D Drag), (DDrag) y la sustentación (L (L-Lift) Lift) contrarresta el peso (W (W-Weight) Weight) del avión. Además se requiere que los momentos sean nulos.

T – generado por motor L – generado por superficies aerodinámicas D – generado por ala resto del avión L>>D 

L/D eficiencia aerodinámica

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

6

Helicóptero p 







 

Empuje y sustentación, se generan en el rotor, el cual está accionado por el motor: el rotor es a la vez sistema propulsor y sistema sustentador.

Tracción: componente de la fuerza aerodinámica generada perpendicular di l all plano l del d l rotor. t En el plano del rotor se genera un par que debe ser contrarrestado por (para evitar que q el rotor se frene). ) el motor (p El accionamiento del rotor por parte del motor genera un par de reacción que es necesario equilibrar.

Vuelo l a punto fijo f Despegue y aterrizaje vertical

Bell 206B Jet Ranger III Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

7

Autogiro g 

El empuje y la sustentación se generan de forma independiente. independiente  

Empuje (T) lo produce la hélice (sistema propulsor) La sustentación ((L)) se genera g en el rotor,, el cual no está accionado por el motor, sino que gira como consecuencia del desplazamiento de la aeronave.

La Cierva C.19

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

8

Actuaciones de una Aeronave 

Actuaciones de punto: estudio del movimiento de su centro de masas a lo largo de su trayectoria:      



vuelo horizontal. en subida. bid en descenso. en planeo. en viraje. despegue y el aterrizaje.

Actuaciones integrales: l estudio d del d l movimiento de d su centro de masas entre los puntos inicial y final de su trayectoria para una carga de combustible dada:  

Alcance: distancia recorrida respecto a tierra.

Autonomía: tiempo que la aeronave puede mantenerse en vuelo. l

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

9

Contenido    

Introducción Principios básicos del vuelo.

Actuaciones de una aeronave. aeronave Descripción general de los aviones     



Configuración g general g Estructura Mandos de vuelo Sistemas y equipos de a bordo Instrumentos de a bordo

Descripción general de los helicópteros    

Configuración C fi ió generall Mandos de vuelo Sistemas y equipos q p de a bordo Instrumentos de a bordo

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

10

Descripci贸n p General de las Aeronaves - I

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

11

Timón de profundidad Cabina Deriva Spoiler

Estabilizador horizontal Timón de dirección

Flaps Grupo Motopropulsor Aleron

Fuselaje

Tren de aterrizaje Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

Ala 12

Descripción p General de las Aeronaves - II  

Fuselaje Superficies Sustentadoras  



Superficies Estabilizadoras  



  



Estabilizador horizontal Estabilizador vertical (deriva)

Superficies de Control 



Ala Dispositivos hipersustentadores (flaps, slats)

Timón de profundidad Timón de dirección Alerones Spoilers

Grupo Motopropulsor T Tren d de At Aterrizaje i j

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

13

Descripci贸n p General de las Aeronaves - III

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

14

Descripción p General de las Aeronaves - II  

Fuselaje Superficies Sustentadoras  



Superficies Estabilizadoras  



  



Estabilizador horizontal Estabilizador vertical (deriva)

Superficies de Control 



Ala Dispositivos hipersustentadores (flaps, slats)

Timón de profundidad Timón de dirección Alerones Spoilers

Grupo Motopropulsor T Tren d de At Aterrizaje i j

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

15

Fuselaje j -I    

Receptáculo y protección de la carga de pago.

Al j i t de Alojamiento d la l cabina bi de d tripulación. t i l ió Estructura central a la que se acoplan las demás estructuras.

Alojamiento de diversos sistemas y equipos.

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

16

Fuselaje j - II



11 - Sección central del ala



41 - Sección de morro



43 - Sección frontal



45 - Sección central / Unión ala



46 - Sección trasera



48 8 - Sección S ió del d l cono de d cola l



49 - Carenados ala/fuselaje



61 - Tren de aterrizaje principal



62 – Tren de aterrizaje de morro

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

17

Descripción p General de las Aeronaves - III  

Fuselaje Superficies Sustentadoras  



Superficies Estabilizadoras  



  



Estabilizador horizontal Estabilizador vertical (deriva)

Superficies de Control 



Ala Dispositivos hipersustentadores (flaps, slats)

Timón de profundidad Timón de dirección Alerones Spoilers

Grupo Motopropulsor T Tren d de At Aterrizaje i j

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

18

Superficies p Sustentadoras - I 

Ala:  





Elemento que genera la El l mayor contribución ib ió a la l fuerza f de d sustentación. ió Puede contener los depósitos de combustible, el tren de aterrizaje y el grupo motopropulsor.

P Partes: b borde d de d ataque, borde b d de d salida, lid intradós, i dó extradós dó

Dispositivos que alberga: 







Winglets (1): su misión es reducir la resistencia inducida del ala ya que evita la conexión entre intradós y extradós.

Alerones (aleirons): se encargar de controlar el movimiento del avión de balance 

Alerón de baja velocidad (2)



Alerón de alta velocidad (3) ( )

Dispositivos hipersustentadores 

Flaps de borde de salida (7, 8)



Flap de borde de ataque (5)



Slats (6)

Spoilers (frenos) (9 y 10).

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

19

Superficies p Sustentadoras - II 

Dispositivos hipersustentadores: 



Proporcionan la sustentación suficiente en maniobras a baja velocidad, donde la sustentación del ala limpia es insuficiente.

Se usan durante despegue despegue, aproximación y aterrizaje aterrizaje.

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

20

Superficies p Estabilizadoras - I 

Superficies Estabilizadoras: 

El estabilizador t bili d horizontal: h i t l  





El estabilizador t bili d vertical: ti l 



Proporciona estabilidad en cabeceo.

Puede adoptar distintas configuraciones; en general se sitúa detrás del ala (en la cola), aunque a veces esté té d delante l t ((en este t caso recibe ib ell nombre b de d canard) d) e incluso i l puede d formar parte de la propia ala (en el caso de alas delta).

Es necesario para equilibrar el avión y contribuye a la fuerza de sustentación total. proporciona estabilidad en guiñada. Se ubica detrás del ala, pudiendo estar formado por un sólo plano o por dos, y en este caso, rectos o en forma de V.

LLa ubicación bi ió del d l ala l y de d los l motores t tiene ti gran influencia i fl i en ell diseño di ñ de d los l estabilizadores.

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

21

Superficies p Estabilizadoras - II

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

22

Descripción p General de las Aeronaves - IV  

Fuselaje Superficies Sustentadoras  



Superficies Estabilizadoras  



  



Estabilizador horizontal Estabilizador vertical (deriva)

Superficies de Control 



Ala Dispositivos hipersustentadores (flaps, slats)

Timón de profundidad Timón de dirección Alerones Spoilers

Grupo Motopropulsor T Tren d de At Aterrizaje i j

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

23

Superficies p de Control - I 

Superficies de control: 

Timón de profundidad (elevator)   



Timón de dirección (rudder)   



Superficie móvil ubicada en estabilizador vertical.

Controla el movimiento de guiñada del avión.

Se acciona con los pedales.

Alerones (aleiron)   





Superficie móvil ubicada en el estabilizador horizontal.

Controla el movimiento de cabeceo del avión.

Se acciona la palanca de mando (movimiento longitudinal)

Se ubican en los extremos del ala.

Controlan el movimiento de balance del avión.

Se operan de forma antisimétrica (cuando uno sube el otro baja y viceversa), viceversa) Se accionan con la palanca de mando (movimiento lateral)

Spoilers:  





Son destructores de sustentación.

Se usan en el aterrizaje para prevenir el “rebote” y frenar el avión.

Durante el crucero, aceleran el descenso en caso de emergencia emergencia.

Ayudan a controlar virajes.

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

24

Timón de dirección

Alerones Timón de profundidad Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

25

Superficies p de Control - II

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

26

Timón de profundidad Cabina Deriva Spoiler

Estabilizador horizontal Timón de dirección

Flaps Grupo Motopropulsor Aleron

Fuselaje

Tren de aterrizaje Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

Ala 27

Descripción p General de las Aeronaves - V  

Fuselaje Superficies Sustentadoras  



Superficies Estabilizadoras  



  



Estabilizador horizontal Estabilizador vertical (deriva)

Superficies de Control 



Ala Dispositivos hipersustentadores (flaps, slats)

Timón de profundidad Timón de dirección Alerones Spoilers

Grupo Motopropulsor T Tren d de At Aterrizaje i j

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

28

Configuración g General Aviones VIII 

Grupo p Motopropulsor: p p 

Proporciona el empuje necesario para el vuelo, así como la potencia que requieren los sistemas de a bordo.



Pueden situarse en las alas o en el fuselaje. fuselaje



Tipos de plantas propulsoras: 

Motores alternativos, turbofanes, turbohélices, turborreactores

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

29

Descripción p General de las Aeronaves - VI  

Fuselaje Superficies Sustentadoras  



Superficies Estabilizadoras  



  



Estabilizador horizontal Estabilizador vertical (deriva)

Superficies de Control 



Ala Dispositivos hipersustentadores (flaps, slats)

Timón de profundidad Timón de dirección Alerones Spoilers

Grupo Motopropulsor T Tren d de At Aterrizaje i j

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

30

Tren de Aterrizaje j -I 

Tipos p de configuración: g   



Cessna 150 (rueda de cola)

Rueda de cola.

Triciclo.

Tándem

Tren con rueda de cola.  







Prácticamente P á i en desuso. d Frenado en seco genera que el avión se vuelque hacia delante.

En un aterrizaje de 2 puntos, puntos el impacto del tren principal, junto con el movimiento de la cola hacia abajo, hace que aumente la sustentación y y que el avión “bote”.

I li Inclinación ió positiva iti del d l ala l hace h muy difícil difí il “taxying” en condiciones de vientos fuertes.

En aviones de transporte de pasajeros, la inclinación de la cabina dificulta:  



Harrier (triciclo)

Confort pasajeros.

Carga y descarga de bodega.

Resistencia alta en instantes iniciales de despegue hasta que se levanta la rueda Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

Money M20J (triciclo) 31

Tren de Aterrizaje j - II 

Airbus 330

Tren con rueda en el morro   







En suelo fuselaje prácticamente nivelado.

Visión del piloto buena.

La rueda de morro es un salvaguardia g de que q el avión ó pueda volcar.

Resistencia reducida parte inicial del despegue En un aterrizaje de dos puntos, el tren de aterrizaje crea un par de cabeceo “nosedown” E generall facilita En f ilit ell aterrizaje t i j y permite it ell uso de los frenos en todo su poder.

Boeing 747

Airbus 380 A 2 An-255

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

32

Tren de Aterrizaje j - III

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

33

Tren de aterrizaje j - IV Harrier

A380

An-225

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

B-52

34

Contenido    

Introducción Principios básicos del vuelo.

Actuaciones de una aeronave. aeronave Descripción general de los aviones     



Configuración g general g Estructura Mandos de vuelo Sistemas y equipos de a bordo Instrumentos de a bordo

Descripción general de los helicópteros    

Configuración C fi ió generall Mandos de vuelo Sistemas y equipos q p de a bordo Instrumentos de a bordo

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

35

Fuselaje: j Estructura - III 

Estructura típica p ((semimonocasco): ) 

Cuadernas - frames. 



Revestimiento - skin.  





Ubicados en puntos de fuerza concentrados (alas, cola, tren de aterrizeje) Estructura bastante grande – distribuir la carga j aplicada en los revestimientos del fuselaje.

Zonas reforzadas.  



Distribuir cargas axiales inducidas por flexión

Mampara p de p presión – pressure bulkhead. 



Distribuir cargas axiales inducidas por flexión

Larguerillos del fuselaje - stringuers 



Fuerzas torsionales.

F i l Mantener la presión de cabina.

Largueros del fuselaje – longerons. 



Soportan cargas de tracción (presurización)

Tren de aterrizaje Unión con las superficies sustentadoras.

Vigas y paneles 

División entre cabina y bodega

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

36

Fuselaje: j Estructura - III

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

37

Fuselaje: j Estructura - III

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

Caj贸n j Central

Puerta trasera

Fuselaje

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

39

Fuselaje: j Estructura - IV

Sect 17 Fuselaje trasero

Sect. Central Delantera Fuselaje

Fuselaje j

Mampara de presi贸n

Sect Cono de cola Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

40

Fuselaje: j Estructura - IV

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

41

Estructura: Ala - I 

Elementos constitutivos:           

Largueros g - spar p .

Costillas - ribs.

Larguerillos - Longitudinal stringer .

Revestimiento - skin.

Cajón de torsión – torsional box – D-box.

Borde de entrada – leading edge Borde de salida – trailing edge Extremo del ala - wingtip Puertas de acceso.

U i Uniones entre elementos. l Zonas reforzadas:  

 

Tren de aterrizaje.

Motores.

Unión ala ala-fuselaje fuselaje.

Alojamiento del tren.

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

42

Estructura: Ala - II 

Costillas: 



Generalmente construidos en una pieza sólida a la que se le l practican i orificios ifi i de d acceso. También T bié se pueden construir mediante triangulación de perfiles.

Objetivo de los orificios  



Pasar cableado: hidráulico, eléctrico.

Reducción de peso

Misión estructural 





 

Transferir las cargas aerodinámicas externas a los largueros.

Soportar las cargas de aplastamiento, manteniendo la geometría del perfil.

Redistribuir las cargas concentradas (góndola motor y tren de aterrizaje) a los largueros y a los paneles de recubrimiento.

Soporte para los larguerillos Redistribución de cizalladura en los lugares de cargas concentradas.

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

43

Estructura: Ala - III 

Largueros:   

 

Elementos longitudinales que recorren el ala de la raíz a la punta. punta Se suelen usar dos largueros paralelos, formando el llamado cajón del ala (wingbox) Se encargan principalmente de soportar los esfuerzos de flexión, debidos a las cargas aerodinámicas.

Pueden soportar cargas concentradas debidas al tren de aterrizaje y los motores.

Elementos: 

Alma, alas, montantes

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

44

Estructura: Ala - III 

Revestimientos:  

Cuenta con larguerillos para evitar el pandeo. pandeo Compuertas de servicio: hand-hole, man-hole

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

45

Estructura: Ala - IV 

Tanques de combustible 



 







Se aprovecha el cajón central del ala para ubicar el combustible.

Se consigue aliviar esfuerzos de flexión. flexión Se libera espacio en la cabina.

Se utilizan tanques integrados, sellando la estructura con compuestos resistentes al combustible.

Todas las paredes tienen que ser accesibles: detección y reparación de fugas.

Evitar cambios bruscos de forma y secciones afiladas donde se encuentren las sellados Administración de tanques de combustible:  

Alivio Ali i del d l par de d flexión. fl ió Sistemas complejos de administración no son bienvenidos por los pilotos.

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

46

Estructura: Ala - V Secci贸n Central (A400)

Spoilers y Alerones (A400)

Revestimiento (A400)

Ala (A400)

LE Slat (A400) Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

47

Estructura: Estabilizadores - I

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

48

Estabilizador Horizontal - I       

48 - Sección del cono de cola 81 – Sección central 82 - Cajón de torsión trasero 83 - Borde de salida 84 - Borde de ataque 85 - Cajón de torsión delantero 89 - Sección de punta

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

49

Estabilizador Horizontal - II

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

50

Estabilizador Horizontal - III

Ti 贸 d Tim贸n de profundidad f did d

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

51

Estabilizador Vertical - I 

72 - Cajón C jó de d torsión t ió trasero t



73 - Borde de salida



74 - Borde de ataque



75 - Cajón de torsión delantero



79 9 - Secc Sección ó de pu punta ta

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

52

Estabilizador Vertical - II

Deriva

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

53

Estabilizador Vertical - III

Tim贸n de cola

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

54

Estructura: Estabilizadores - II

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

55

Contenido    

Introducción Principios básicos del vuelo.

Actuaciones de una aeronave. aeronave Descripción general de los aviones     



Configuración g general g Estructura Mandos de vuelo Sistemas y equipos de a bordo Instrumentos de a bordo

Descripción general de los helicópteros    

Configuración C fi ió generall Mandos de vuelo Sistemas y equipos q p de a bordo Instrumentos de a bordo

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

56

Mandos de vuelo - I 

Palanca de mando: 

Movimiento longitudinal:  



Movimiento lateral  



Accionan el timón de dirección, provocando un momento de guiñada

Palanca de gases 



Control de alerones Genera un momento de balanceo provocan sustentación desigual en las dos semialas (deflexión asimétrica)

Pedales: 



Control del timón de profundidad.

Cambia la sustentación que proporciona el estabilizador vertical, provocando un momento de cabeceo.

Controla el empuje del motor.

Problemas de acoplamiento entre mandos.

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

Alerones Timón ó de profundidad

57

Mandos de vuelo - II

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

Contenido    

Introducción Principios básicos del vuelo.

Actuaciones de una aeronave. aeronave Descripción general de los aviones     



Configuración g general g Estructura Mandos de vuelo Sistemas y equipos de a bordo Instrumentos de a bordo

Descripción general de los helicópteros    

Configuración C fi ió generall Mandos de vuelo Sistemas y equipos q p de a bordo Instrumentos de a bordo

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

59

Sistemas y Equipos q p de Abordo - I 

Sistemas y Equipos de Abordo 

Sistemas y equipos        



Sistemas d Si de mandos d d de vuelo. l Sistema Eléctrico Sistema de combustible Sistema hidráulico Sistema neumático Sistema de acondicionamiento de cabina Sistema de potencia Sistema de emergencia

Instrumentos de abordo

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

60

Sistemas y Equipos q p de Abordo - II

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

61

Sistemas y Equipos q p de Abordo - II

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

62

Sistemas y Equipos q p de Abordo - II

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

63

Sistemas y Equipos q p de Abordo - II

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

64

Sistemas y Equipos q p de Abordo - II

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

65

Sistemas y Equipos q p de Abordo - III

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

66

Sistemas y Equipos q p de Abordo - IV

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

67

Sistemas y Equipos q p de Abordo - V 

SISTEMA DE MANDOS DE VUELO: 



SISTEMA ELÉCTRICO: 



Transmite las órdenes del piloto a las superficies fi i de d control: t l poleas, l fly-by-wire, fl b i …

Proporciona p p potencia eléctrica a: instrumentos indicadores, equipos de navegación y comunicaciones, electromecanismos para accionamientos a distancia, apertura y cierre de válvulas de los sistemas de aire acondicionado acondicionado, iluminación, etc.

A400 Flight Controls

SISTEMA DE COMBUSTIBLE: 







Está formado por los depósitos y las redes d carga y de de d suministro i i t all motor. t Elementos de estas redes son las bocas de llenado, las bombas de alimentación, las conducciones, las válvulas y filtros, y los controles e indicadores indicadores.

Actualmente los depósitos son integrales, es decir, forman parte de la propia estructura del avión.

El repostado y vaciado de combustible suele realizarse desde un sólo punto para todos los depósitos del avión.

A400 Electrical Power

A400 Fuel System Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

68

Sistemas y Equipos q p de Abordo - VI 

SISTEMA HIDRÁULICO: 



SISTEMA NEUMÁTICO: 





A400 Pneumatic System

Los aviones que vuelan a altitudes elevadas utilizan este sistema para presurizar la cabina, de manera que el proceso respiratorio sea posible, para que la temperatura del aire sea confortable y para mantener un control adecuado de la humedad. humedad

SISTEMA AUXILIAR DE POTENCIA (APU). 



Algunos aviones están equipados con sistemas neumáticos para lograr algunos fines similares a los logrados con el sistema hidráulico: actuar sobre frenos y dirección, di ió abrir b i y cerrar compuertas. t Este sistema no suele utilizarse como sistema primario de los aviones.

SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE CABINA: 



Este sistema se encarga de actuar numerosos sistemas del avión: los controles primarios de vuelo (alerones, (alerones timón de dirección y timón de profundidad), los controles secundarios (flaps y spoilers), la retracción del tren de aterrizaje, los frenos de las ruedas del tren, el sistema de dirección de la rueda de morro, las compuertas de las bodegas, etc.

A400 Hydraulic System

Proporciona potencia eléctrica y neumática cuando los motores están parados.

SISTEMAS DE EMERGENCIA EMERGENCIA.  

Estos sistemas no son de uso continuado.

Sistema de oxígeno, sistema anti-hielo, sistema antiincendios

A400 APU & Air Conditioning Packs Acondicionado

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

69

Contenido    

Introducción Principios básicos del vuelo.

Actuaciones de una aeronave. aeronave Descripción general de los aviones     



Configuración g general g Estructura Mandos de vuelo Sistemas y equipos de a bordo Instrumentos de a bordo

Descripción general de los helicópteros    

Configuración C fi ió generall Mandos de vuelo Sistemas y equipos q p de a bordo Instrumentos de a bordo

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

70

Instrumentos de a bordo - I 

Los instrumentos son el medio de comunicar datos entre los sistemas y la tripulación.         

1- Altímetro barométrico: 2- Tacómetros: 3- Temperatura: 4- Indicador de velocidad vertical 5- Indicador de flujo de fuel: 6- Reloj 8- Indicador de cantidad de fuel 9- Indicador de presión en cabina 10- Indicadores de presión de líquido hidráulico:

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

71

Instrumentos de a bordo - II  

11- Indicador de Actitud, 12- Indicador de Situación Horizontal   



 

Compás (Brújula) Distancia y rumbo al punto: Aguja de dirección e ILS:

13- Anemómetro e indicador de mach 14- Ángulo de ataque: 15- Acelerómetro

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

72

Instrumentos de a bordo - III

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

73

Contenido    

Introducción Principios básicos del vuelo.

Actuaciones de una aeronave. aeronave Descripción general de los aviones     



Configuración g general g Mandos de vuelo Estructura Sistemas y equipos de a bordo Instrumentos de a bordo

Descripción general de los helicópteros    

Configuración C fi ió generall Mandos de vuelo Sistemas y equipos q p de a bordo Instrumentos de a bordo

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

74

Elementos Constitutivos de un Helicóptero p 

Fuselaje 

   

Rotor Principal p Rotor Antipar Grupo motor Sistema dinámico 



 



Estructura y tren de aterrizaje

Transmisión de potencia e instalaciones asociadas

Instalaciones l i de d transformación f ió y distribución di ib ió de d energía Mandos de vuelo Sistemas de control de vuelo, navegación y comunicaciones Instrumentos de abordo

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

75

Fuselaje j -I 

Fuselaje (función y estructura similar a la de los aviones) 



S Soportar t ell rotor t d de cola l ell cuall debe d b de d situarse it lo l más á alejado l j d posible ibl del d l eje j del d l rotor t principal

Estructura análoga a la de los aviones:   

Cuadernas Larguerillos Revestimiento

(carenados) (puro de cola) (fuselaje)

(tren de aterrizaje)

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

76

Fuselaje j - II

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

77

Fuselaje j - III 

Fuselaje principal  



Puro de cola    

  

Sección delantera Sección intermedia Estabilizador horizontal. horizontal Estabilizador vertical.

Rotor de cola.

Sistema de transmisión del rotor de cola. cola

Tren de aterrizaje Alas fijas Cubiertas del motor

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

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Fuselaje j - III

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

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Rotor Principal p 



Formado por una cabeza, unida al eje de accionamiento, y varias palas (alas de gran alargamiento). alargamiento) Realiza las tareas de:    



sustentación, propulsión control de cabeceo control de balance

Elementos 

Cabezas de Rotor: suele ser articulada o flexible, para evitar la transmisión de momentos asimétricos desestabilizantes.

 

Plato Oscilante Palas

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Rotor Principal p - Palas

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Rotor Principal p – Buje j (Hub) ( ) 

Articulada: configuración más común. Complejidad mecánica 

A través de las articulaciones se permite el control de vuelo y se evitan momentos desestabilizantes: 







Articulación en batimiento: evitan la transmisión de momentos de vuelco al fuselaje (debido a la asimetría del vuelo de avance). Además, sirve de “amortiguador de perturbaciones”.

Articulación de arrastre: alivio de esfuerzos

Semirrígido: más simple mecánicamente mecánicamente. Transmite más esfuerzos al eje eje.  



Articulación de cabeceo: permiten cambiar el ángulo de ataque de las palas. Fundamental para el control de vuelo.

Atirculación de cabeceo Articulación de balancín

Rígido: í el más á simple mecánicamente á y el que transmite más á esfuerzos al fuselaje. 

Sólo tiene la articulación de cabeceo

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Rotor Antipar p 

  

Proporciona una fuerza lateral cuyo momento permite compensar el par de reacción (par igual y opuesto al aplicado al rotor principal, que haría girar al fuselaje del helicóptero en sentido contrario).

Realiza el control de guiñada.

Se suele usar una configuración de rotor rígido Ot Otras configuraciones fi i 

Fenestrón



NOTAR

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Grupo p Motor 

Grupo p motor        



Motor Transmisión principal.

Ejes de transmisión.

Cajas reductoras Mástil Transmisión al rotor de cola Sistemas de control.

Toma de aire.

Instalaciones de motor   

Combustible Lubricación Refrigeración

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Sistema Dinámico 



Permite aplicar la potencia del motor a los rotores. Se necesita adecuar el número de revoluciones a cada rotor. rotor Elementos: 

Reductores (engranajes)



Transmisiones (ejes)



Mecanismos de embrague, rueda libre y freno: Permiten la autorrotación del rotor



Plato oscilante: Transmite al rotor las órdenes de mando

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Instalaciones de Transformación y Distribución de Energía 

Sistema Eléctrico      

        

Sistema de distribución. distribución Protección frente a fallo.

Regulación de voltaje.

B Baterías. í Consola Sistema de iluminación.

Sistema Hidráulico.

Sistema de combustible Sistema de acondicionamiento de cabina Antivaho y limpiaparabrisas Prevención y eliminación de hielo D Detección ió y extinción i ió de d incendios i di Oxígeno Iluminación (interior y exterior) Manejo y remolque de cargas

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Mandos de vuelo 

Mando de paso colectivo (collective control) 



Mando de paso cíclico (cyclic control)  



 

Proporciona guiñada o control direccional.

El pedal se pisa en la dirección requerida Modifica la tracción de rotor de cola.

Mando Gases 



Permite inclinar el rotor principal longitudinal o lateralmente Proporciona control en cabeceo y balance

Mando de paso de rotor antipar – pedales 



A Aumenta t o di disminuye i la l sustentación t t ió del d l rotor t principal i i l

Control de potencia del motor

PROBLEMA DE ACOPLAMIENTO ENTRE MANDOS

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

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Plato Oscilante (Swash p plate)    

 

 

Plato Oscilante fijo - azul. azul Plato oscilante rotatorio - rojo.

Transmisión principal – verde Conexión entre el plato oscilante y la transmisión. - violeta.

Varillas de control – amarillo.

Varillas de control de cabeceo naranja.

Cojinetes j - verde.

Palas del Rotor - gris.

¡Video Cabeza Rotor!

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Mando de Paso Colectivo

Introducci贸n a la Ingenier铆a Aeroespacial

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Mando de Paso Cíclico

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Mando de Paso de Rotor Antipar p

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Instrumentos de abordo 

Panel de mandos superior  

Warning g lights g Instrumentos de vuelo     



Panel medio de instrumentos.      

Datos de las sondas de motor controles de cabina cabina.

Nav lights.

Strobe light.

Interruptor de embrague.

Interruptores   



Alternador Batería Llave del magneto/starter.

Panel de instrumentos inferior.  

Radio.

Controles e indicadores   



Indicador de velocidad vertical Indicador de velocidad respecto al aire.

Tacómetro.

Altímetro Altímetro.

Manifold Pressure.

Temperatura exterior.

Luz aterrizaje.

Luz emergencia

Aviónica - Equipos de navegación

Introducción a la Ingeniería Aeroespacial

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Bibliografía g   

             

[And00] J.D. Anderson. Introduction to flight. McGraw Hill, 2000.

[Riv11] Damián Rivas.

Rivas Introducción a la Ingeniería Aeroespacial, Aeroespacial Febrero de 2011.

2011 [Est-Gav10] Contenidos de la asignatura virtual, Aeronaves y Vehículos Espaciales, 2009-2010 Helicópteros, Oscar López García, Teoría y Prácticas, Curso 2006 2006-2007 2007 Wikipedia, http://es.wikipedia.org The Boeing Company, http://www.boeing.com Airbus, http://www.airbus.com NASA, http://www.nasa.gov Scaled Composites , http://www.scaled.com Lockheed Martin Martin, http://www.lockheedmartin.com http://www lockheedmartin com Northrop Grumman, http://www.northropgrumman.com NASA, http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12 Bruhn E.F. Bruhn, E F (1973) Caps 19, 19 20 y 21.

21 Cutler, J. (1992). Caps. 2, 5 y 9.

Niu, M. C-Y (1988) Caps. 8, 10 y 11.

Airplane Design, J. J Roskam (1985) - Vol. Vol 3, 3 Cap. Cap 2, 2 3 y 7.

7 Sysnthesis of subsonic airplane design, Torenbeek, E. (1976), Cap. 3 y 12.

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