CONSTRUCCIÓN BÁSICA DE AERONAVES
INTRODUCCIÓN
Las aeronaves navales se construyen para cumplir con ciertos requisitos específicos. Estos requisitos deben seleccionarse para que puedan integrarse en un solo avión. No es posible que un avión posea todas las características; así como no es posible que un avión tenga la comodidad de un transporte de pasajeros y la maniobrabilidad de un caza. El tipo y la clase de la aeronave determinan qué tan fuerte debe construirse. Un caza de la Armada debe ser rápido, maniobrable y estar equipado para el ataque y la defensa. Para cumplir con estos requisitos, el avión tiene una gran potencia y una estructura muy fuerte.
El fuselaje de un avión de ala fija consta de las siguientes cinco unidades principales:
- Fuselaje
- Alas
- Estabilizadores
- Superficies de control de vuelo
- Tren de aterrizaje
Un avión de ala giratoria consta de las siguientes cuatro unidades principales:
- Fuselaje
- Tren de aterrizaje
- Conjunto de rotor principal
- Conjunto de rotor de cola
Debe estar familiarizado con los términos utilizados para la construcción de aeronaves para trabajar en una clasificación de aviación.
ESTRÉS ESTRUCTURAL
OBJETIVO DE APRENDIZAJE: Identificar los cinco tensiones básicas que actúan en un avión.
Los factores principales a tener en cuenta en las estructuras de los aviones son la resistencia, el peso y la fiabilidad. Estos factores determinan los requisitos que debe cumplir cualquier material utilizado para construir o reparar la aeronave. Las células deben ser fuertes y livianas. Un avión construido tan pesado que no podría soportar más de unos pocos cientos de libras de peso adicional sería
inútil. Todos los materiales utilizados para construir una aeronave deben ser confiables. La confiabilidad minimiza la posibilidad de fallas peligrosas e inesperadas.
Muchas fuerzas y tensiones estructurales actúan en una aeronave cuando está volando y cuando está estática. Cuando es estático, la fuerza de gravedad produce peso, que es soportado por el tren de aterrizaje. El tren de aterrizaje absorbe las fuerzas impuestas sobre el avión por despegues y aterrizajes.
Durante el vuelo, cualquier maniobra que cause aceleración o desaceleración aumenta las fuerzas y tensiones en las alas y el fuselaje.
Las tensiones en las alas, el fuselaje y el tren de aterrizaje de los aviones son tensión, compresión, cizallamiento, flexión y torsión. Estas tensiones son absorbidas por cada componente de la estructura del ala y transmitidas a la estructura del fuselaje. El empenaje (sección de la cola) absorbe las mismas tensiones y las transmite al fuselaje. Estas tensiones se conocen como cargas , y el estudio de las cargas se llama análisis de tensiones. Las tensiones se analizan y se consideran cuando se diseña un avión.
TENSIÓN
La tensión se define como un tirón . Es el estrés de estirar un objeto o tirar de sus extremos. La tensión es la resistencia a separarse o estirarse producida por dos fuerzas que tiran en direcciones opuestas a lo largo de la misma línea recta. Por ejemplo, un cable de control de elevador está en tensión adicional cuando el piloto mueve la columna de control.
COMPRESIÓN
Si las fuerzas que actúan sobre una aeronave se mueven una hacia la otra para apretar el material, la tensión se llama compresión . La compresión es el opuesto a la tensión. La tensión es jalar , y la compresión es empujar . La compresión es la resistencia al aplastamiento. producido por dos fuerzas que empujan una hacia la otra en la misma línea recta. Por ejemplo, cuando un avión está en tierra, los puntales del tren de aterrizaje están sometidos a una tensión de compresión constante.
CORTAR
Cortar un trozo de papel con unas tijeras es un ejemplo de acción de corte. En una estructura de aeronave, la cizalladura es una tensión ejercida cuando dos piezas de material sujeto tienden a separarse. El esfuerzo cortante es el resultado de deslizar una parte sobre la otra en direcciones opuestas. Los remaches y tornillos de una aeronave experimentan tensiones de corte y tensión.
FLEXIÓN
La flexión es una combinación de tensión y compresión. Por ejemplo, al doblar un trozo de tubo, la porción superior se estira (tensión) y la porción inferior se aplasta (compresión). Los largueros de un avión en vuelo están sujetos a tensiones de flexión.
TORSIÓN
Las tensiones torsionales resultan de una fuerza de torsión. Cuando exprimes una piel de gamuza, la estás sometiendo a torsión. La torsión se produce en el cigüeñal del motor mientras el motor está funcionando. Las fuerzas que producen tensión torsional también producen torque.
ESTRÉS VARIADO
Todos los miembros estructurales de una aeronave están sujetos a uno o más esfuerzos. Algunas veces un miembro estructural tiene tensiones alternativas; por ejemplo, está debajo
compresión un instante y bajo tensión al siguiente. La resistencia de los materiales de la aeronave debe ser lo suficientemente grande como para soportar la fuerza máxima de tensiones variables.
ACCIÓN ESPECÍFICA DE ESTRÉS
Debe comprender las tensiones encontradas en las partes principales de una aeronave. El conocimiento de las tensiones básicas en las estructuras de los aviones lo ayudará a comprender por qué los aviones se construyen de la forma en que están. El fuselaje de una aeronave está sujeto a los cinco tipos de tensión: torsión, flexión, tensión, cizallamiento y compresión.
El estrés torsional en un fuselaje se crea de varias maneras. Por ejemplo, el esfuerzo de torsión se encuentra en el par motor en aviones turbopropulsores. El par motor tiende a rotar el avión en la dirección opuesta a la dirección en que gira la hélice. Esta fuerza crea una tensión torsional en el fuselaje. La figura 4-2 muestra el efecto de las hélices giratorias. Además, la tensión de torsión en el fuselaje se crea por la acción de los alerones cuando se maniobra el avión.
Cuando un avión está en tierra, hay una fuerza de flexión en el fuselaje. Esta fuerza ocurre debido al peso de la aeronave. La flexión aumenta cuando el avión hace un aterrizaje de portaaviones. Esta acción de flexión crea una tensión de tensión en la piel inferior del fuselaje y una tensión de compresión en la piel superior. La acción de flexión se muestra en la figura 4-3. Estas tensiones se transmiten al fuselaje cuando el avión está en vuelo. La flexión ocurre debido a la reacción del flujo de aire contra las alas y el empenaje.
Cuando el avión está en vuelo, las fuerzas de elevación actúan hacia arriba contra las alas, tendiendo a doblarlas hacia arriba. Se evita que las alas se plieguen sobre el fuselaje por la resistencia de la estructura del ala. La acción de flexión crea una tensión de tensión en la parte inferior de las alas y una tensión de compresión en la parte superior de las alas.
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
OBJETIVO DE APRENDIZAJE: Identificar el Varios tipos de materiales metálicos y no metálicos utilizados en la construcción de aviones.
Un avión debe estar construido con materiales que sean ligeros y fuertes. Los primeros aviones estaban hechos de madera. Aleaciones metálicas ligeras con una resistencia mayor que la madera fueron desarrolladas y utilizadas en aviones posteriores. Los materiales utilizados actualmente en la construcción de aeronaves se clasifican como materiales metálicos o materiales no metálicos.
MATERIALES METÁLICOS
Los metales más comunes utilizados en la construcción de aviones son aluminio, magnesio, titanio, acero y sus aleaciones.
Aleaciones
Una aleación está compuesta de dos o más metales. El metal presente en la aleación en la mayor cantidad se llama metal base . Todos los demás metales añadidos al metal base se denominan elementos de aleación . Agregar los elementos de aleación puede resultar en un cambio en las propiedades del metal base. Por ejemplo, el aluminio puro es relativamente blando y débil. Sin embargo, agregar pequeñas cantidades de cobre, manganeso y magnesio aumentará la resistencia del aluminio muchas veces. El tratamiento térmico puede aumentar o disminuir la resistencia y la dureza de una aleación. Las aleaciones son importantes para la industria aeronáutica. Proporcionan materiales con propiedades que los metales puros no poseen.
Aluminio
Las aleaciones de aluminio son ampliamente utilizadas en la construcción de aviones modernos. Las aleaciones de aluminio son valiosas porque tienen una alta relación resistencia / peso. Las aleaciones de aluminio son resistentes a la corrosión y relativamente fáciles de fabricar. La característica sobresaliente del aluminio es su peso ligero.
Magnesio
El magnesio es el metal estructural más ligero del mundo. Es un material blanco plateado que pesa dos tercios tanto como el aluminio. El magnesio se usa para fabricar helicópteros. La baja resistencia al magnesio a la corrosión ha limitado su uso en aviones convencionales.
Titanio
El titanio es un metal ligero, fuerte y resistente a la corrosión. Los desarrollos recientes hacen que el titanio sea ideal para aplicaciones donde las aleaciones de aluminio son demasiado débiles y el acero inoxidable es demasiado pesado. Además, el titanio no se ve afectado por la larga exposición al agua de mar y a la atmósfera marina.
Aleaciones de acero
Los aceros aleados utilizados en la construcción de aviones tienen una gran resistencia, más de lo que requerirían otros campos de la ingeniería. Estos materiales deben soportar la
fuerzas que ocurren en los aviones modernos de hoy. Estos aceros contienen pequeños porcentajes de carbono, níquel, cromo, vanadio y molibdeno. Los aceros de alta resistencia soportarán tensiones de 50 a 150 toneladas por pulgada cuadrada sin fallar. Dichos aceros se convierten en tubos, varillas y alambres.
Otro tipo de acero utilizado ampliamente es el acero inoxidable. El acero inoxidable resiste la corrosión y es particularmente valioso para su uso en o cerca del agua.
MATERIALES NO METALICOS
Además de los metales, se encuentran varios tipos de materiales plásticos en la construcción de aviones. Algunos de estos plásticos incluyen plástico transparente, plástico reforzado, materiales compuestos y materiales de fibra de carbono.
Plástico transparente
El plástico transparente se utiliza en marquesinas, parabrisas y otros recintos transparentes. Debe manipular las superficies de plástico transparentes con cuidado porque son relativamente suaves y se rayan con facilidad. A aproximadamente 225 ° F, el plástico transparente se vuelve blando y flexible.
Plástico reforzado
El plástico reforzado se usa en la construcción de radomos, puntas de alas, puntas estabilizadoras, cubiertas de antena y controles de vuelo. El plástico reforzado tiene una alta relación resistencia / peso y es resistente al moho y la podredumbre. Debido a que es fácil de fabricar, es igualmente adecuado para otras partes de la aeronave.
El plástico reforzado es un material tipo sándwich (fig. 4-4). Se compone de dos revestimientos exteriores y una capa central. Los revestimientos están formados por varias capas de tela de vidrio, unidas entre sí con una resina líquida. El material del núcleo (capa central) consiste en una estructura de panal hecha de tela de vidrio.
Materiales
Las aeronaves de alto rendimiento requieren un material de relación resistencia / peso extra alto. La fabricación de materiales compuestos satisface este requisito especial. Los materiales compuestos se construyen utilizando varias capas de materiales de unión (epoxi de grafito o epoxi de boro). Estos materiales están sujetos mecánicamente a subestructuras convencionales. Otro tipo de construcción compuesta consiste en delgadas capas de epoxi de grafito unidas a un núcleo de nido de abeja de aluminio. La fibra de carbono es una fibra extremadamente fuerte y delgada hecha al calentar fibras sintéticas, como el rayón, hasta que se carboniza y luego se estratifica en secciones transversales.
OBJETIVO DE APRENDIZAJE: Identificar el características de construcción del avión de ala fija e identifican las superficies de control de vuelo primarias, secundarias y auxiliares.
Las principales unidades estructurales de un avión de ala fija son el fuselaje, las alas, los estabilizadores, las superficies de control de vuelo y el tren de aterrizaje. La figura 4-5 muestra estas unidades de un avión naval.
NOTA : los términos izquierda o Derecha utilizado en relación con cualquiera de las unidades estructurales se refieren a la mano derecha o izquierda del piloto sentado en la cabina.
FUSELAJE
El fuselaje es la estructura principal, o cuerpo, de la aeronave. Proporciona espacio para personal, carga, controles y la mayoría de los accesorios. La planta de energía, las alas, los estabilizadores y el tren de aterrizaje están unidos a él.
Hay dos tipos generales de construcción de fuselaje: armadura de acero soldada y diseños monocasco. La armadura de acero soldada se usó en aviones más pequeños de la Armada, y todavía se usa en algunos helicópteros.
El diseño monocasco depende en gran medida de la resistencia de la piel, o cubierta, para transportar diversas cargas. El diseño monocasco se puede dividir en tres clases: monocasco, semimonococo y carcasa reforzada.
La verdadera construcción monocasco utiliza formadores, ensamblajes de marcos y mamparos para dar forma al fuselaje. Sin embargo, la piel lleva las tensiones primarias. Como no hay miembros de refuerzo, la piel debe ser lo suficientemente fuerte como para mantener rígido el fuselaje. El mayor problema en la construcción de monocasco es mantener suficiente resistencia mientras se mantiene el peso dentro de los límites.
El diseño semimonococo supera el problema de la resistencia al peso de la construcción monocasco. Ver figura 4-6. Además de tener formadores, ensamblajes de marco y mamparos, la construcción semimonococo tiene la piel reforzada por miembros longitudinales.
La carcasa reforzada tiene la piel reforzada por un marco completo de miembros estructurales. Diferentes porciones del mismo fuselaje pueden pertenecer a cualquiera de las tres clases. La mayoría son
se considera de construcción de tipo semimonococo.
El fuselaje semimonococo está construido principalmente de aleación de aluminio, aunque el acero y el titanio se encuentran en áreas de alta temperatura. Las cargas de flexión primarias son tomadas por los longerones, que generalmente se extienden a través de varios puntos de soporte. Los longerones se complementan con otros miembros longitudinales conocidos como stringers . Los stringers son más numerosos y livianos que los longerones.
Los miembros estructurales verticales se denominan mamparos , marcos y formadores . La vertical más pesada Los miembros están ubicados a intervalos para permitir cargas concentradas. Estos miembros también se encuentran en puntos donde se utilizan accesorios para unir otras unidades, como las alas y los estabilizadores.
Los largueros son más pequeños y ligeros que los longerones y sirven como rellenos. Tienen cierta rigidez, pero se utilizan principalmente para dar forma y para adherir la piel. Los longerones fuertes y pesados sostienen los mamparos y formadores. Los mamparos y formadores sostienen los largueros. Todos estos se unen para formar un marco de fuselaje rígido. Los largueros y los largueros evitan que las tensiones de tensión y compresión doblen el fuselaje.
La piel está unida a los largueros, mamparos y otros miembros estructurales y lleva parte de la carga. El grosor de la piel del fuselaje varía con la carga transportada y las tensiones sufridas en una ubicación particular.
Hay una serie de ventajas en el uso del fuselaje semimonococo.
El mamparo, marcos, largueros y largueros ayudan en el diseño y construcción de un fuselaje aerodinámico. Se suman a la resistencia y rigidez de la estructura.
La principal ventaja de la construcción semimonocoque es que depende de muchos miembros estructurales para su resistencia y rigidez. Debido a su construcción de piel estresada, un fuselaje semimonococo puede soportar daños y aún ser lo suficientemente fuerte como para mantenerse unido.
Los puntos en el fuselaje están ubicados por números de estación. La estación 0 generalmente se encuentra en o cerca de la nariz de la aeronave. Las otras estaciones están ubicadas a distancias medidas (en pulgadas) detrás de la estación 0. En la figura 4-7 se muestra un diagrama de estación típico. En este avión en particular, la estación de fuselaje (FS) 0 se encuentra a 93.0 pulgadas delante de la nariz.
ALAS
Las alas desarrollan la mayor parte de la elevación de un avión más pesado que el aire. Las estructuras de ala llevan algunas de las cargas más pesadas que se encuentran en la estructura del avión. El diseño particular de un ala depende de muchos factores, como el tamaño, el peso, la velocidad, la velocidad de ascenso y el uso de la aeronave. El ala debe construirse de manera que mantenga su forma aerodinámica bajo las tensiones extremas de las maniobras de combate o la carga del ala.
La construcción del ala es similar en la mayoría de los aviones modernos. En su forma más simple, el ala es un armazón formado por largueros y costillas y cubierto con metal. La construcción de un ala de avión se muestra en la figura 4-8.
Los largueros son los principales miembros estructurales del ala. Se extienden desde el fuselaje hasta la punta del ala. Toda la carga transportada por el ala es absorbida por los largueros. Los largueros están diseñados para tener una gran resistencia a la flexión. Las costillas le dan forma a la sección del ala, y transmiten la carga de aire desde la cubierta del ala hasta los largueros. Las costillas se extienden desde el borde de ataque hasta el borde de salida del ala.
Además de los mástiles principales, algunas alas tienen un mástil falso para soportar los alerones y las aletas. La mayoría de las alas de los aviones tienen una punta extraíble, que agiliza el extremo exterior del ala.
La mayoría de los aviones de la Armada están diseñados con un ala denominada ala húmeda . Este término describe el ala
BORDE DE REMOLQUE
SPARS
que se construye para que pueda usarse como pila de combustible. El ala húmeda está sellada con un compuesto resistente al combustible a medida que se construye. El ala contiene combustible sin las habituales celdas de goma o tanques.
Las alas de la mayoría de los aviones navales son de metal, en voladizo completo. A menudo, se pueden plegar para uso del transportista. Una estructura de ala en voladizo completa es muy fuerte. El ala se puede sujetar al fuselaje sin el uso de refuerzos externos, como cables o puntales.
Un conjunto de ala completo consiste en la superficie que proporciona elevación para el soporte de la aeronave. También proporciona las superficies de control de vuelo necesarias.
NOTA: El control de vuelo emerge en un simple el ala puede incluir solo alerones y aletas de borde posterior. Las aeronaves más complejas pueden tener una variedad de dispositivos, como aletas, listones, alerones y frenos de velocidad de vanguardia.
Varios puntos en el ala están ubicados por números de estación de ala (fig. 4-7). La estación de ala (WS) 0 se encuentra en la línea central del fuselaje, y todas las estaciones de ala se miden (derecha o izquierda) desde este punto (en pulgadas).
ESTABILIZADORES
Las superficies estabilizadoras de una aeronave consisten en perfiles verticales y horizontales. Se llaman estabilizador vertical (o aleta ) y estabilizador horizontal . Estos dos perfiles, junto con el timón y los elevadores, forman la sección de la cola. Para fines de inspección y mantenimiento, toda la sección de la cola se considera una sola unidad llamada empenaje .
El objetivo principal de los estabilizadores es mantener la aeronave en vuelo recto y nivelado. El estabilizador vertical mantiene la estabilidad del avión sobre su eje vertical (fig. 4-9). Esto se conoce como estabilidad direccional . El estabilizador vertical generalmente sirve como el base a la que está unido el timón. El estabilizador horizontal proporciona estabilidad de la aeronave sobre su eje lateral. Esto se conoce como estabilidad longitudinal . El estabilizador horizontal generalmente sirve como la base a la que están unidos los elevadores. En muchos aviones nuevos de alto rendimiento, todo el estabilizador vertical y / u horizontal es un perfil móvil. Sin el perfil móvil, las superficies de control de vuelo perderían su efectividad a alturas extremadamente altas.
La construcción del estabilizador es similar a la construcción del ala. Para una mayor resistencia, especialmente en las secciones de perfil aerodinámico más delgadas típicas de los bordes de salida, se utiliza una construcción tipo panal. Algunos aviones de tipo portador más grandes tienen estabilizadores verticales que se pliegan hidráulicamente para ayudar al movimiento del avión a bordo de portaaviones.
SUPERFICIES DE CONTROL DE VUELO
Las superficies de control de vuelo son superficies abisagradas (móviles) diseñadas para cambiar la actitud de la aeronave durante el vuelo. Estas superficies se dividen en tres grupos: primario, secundario y auxiliar.
Grupo primario
El grupo principal de superficies de control de vuelo incluye alerones, elevadores y timones. Los alerones se unen al borde posterior de las alas. Controlan el movimiento rodante (o bancario) de la aeronave. Esta acción se conoce como control longitudinal .
Los ascensores están unidos al estabilizador horizontal y controlan el ascenso o descenso (movimiento de cabeceo) de la aeronave. Esta acción se conoce como control lateral .
El timón está unido al estabilizador vertical. Determina el vuelo horizontal (movimiento de giro o guiñada) de la aeronave. Esta acción se conoce como control direccional .
Los alerones y los elevadores son operados desde la cabina por una palanca de control en un avión monomotor. Un conjunto de yugo y rueda opera los alerones y elevadores en aviones multimotor, como los aviones de transporte y de gasolina. El timón es operado por pedales en todo tipo de aeronaves.
Grupo secundario
El grupo secundario incluye las pestañas de ajuste y las pestañas de resorte. Las pestañas de recorte son pequeñas superficies de aire empotradas en los bordes de salida de la superficie de control primaria. Cada pestaña de recorte depende de su superficie de control primaria principal, pero funciona mediante un control independiente. Las pestañas de ajuste permiten al piloto recortar una condición desequilibrada sin ejercer presión sobre los controles primarios.
Las pestañas de resorte son similares en apariencia a las pestañas de corte, pero tienen un propósito completamente diferente. Las lengüetas de resorte se usan para el mismo propósito que los actuadores hidráulicos. Ayudan al piloto a mover una superficie de control más grande, como los alerones y los elevadores.
Grupo auxiliar
El grupo auxiliar incluye las aletas, alerones, frenos de velocidad y lamas.
ALAS DE ALAS.- Las aletas de alas dan al avión ascensor extra Su propósito es reducir la velocidad de aterrizaje. Reducir la velocidad de aterrizaje acorta la duración del lanzamiento de aterrizaje. Las aletas ayudan al piloto a aterrizar en áreas pequeñas u obstruidas al aumentar el ángulo de planeo sin aumentar en gran medida la velocidad de aproximación. El uso de aletas durante el despegue sirve para reducir la duración de la carrera de despegue.
Algunas aletas se articulan en los bordes inferiores de las alas dentro de los alerones. Las aletas de borde de ataque se usan en el F-14 Tomcat y el F / A-18 Hornet . En la figura 4-10 se muestran cuatro tipos de aletas. La aleta plana forma el borde posterior de la superficie de sustentación cuando la aleta está en la posición superior. En la aleta dividida , el borde posterior de la superficie de sustentación se divide, y la mitad inferior se articula y baja para formar la aleta. La aleta del cazador opera sobre rodillos y orugas, lo que hace que la superficie inferior del ala se extienda y luego se extienda hacia abajo. La aleta del borde de ataque funciona como la aleta lisa. Está articulado en la parte inferior. Cuando se acciona, el borde de ataque del ala en realidad se extiende hacia abajo para aumentar la curvatura del ala. Las aletas de aterrizaje se usan junto con otros tipos de aletas.
SPOILERS.— Spoilers se utilizan para disminuir el ala levantar. El diseño, la función y el uso específicos varían según la aeronave. En algunos aviones, los spoilers son superficies largas y estrechas, articuladas en su borde de ataque a las superficies superiores de las alas. En la posición retraída están al ras con la piel del ala. En la posición elevada, reducen en gran medida la elevación del ala al destruir el flujo suave de aire sobre la superficie del ala.
FRENOS DE VELOCIDAD. Los frenos de velocidad son móviles. Superficies de control utilizadas para reducir la velocidad de la aeronave. Algunos fabricantes se refieren a ellos como frenos de buceo ; otros se refieren a ellos como aletas de buceo . En algunos aviones, están articulados a los lados o al fondo del fuselaje. Independientemente de su ubicación, los frenos de velocidad tienen el mismo propósito: evitar que la velocidad del aire se acumule demasiado cuando el avión se sumerge. Los frenos de velocidad reducen la velocidad del avión antes de aterrizar.
SLATS.— Las lamas son superficies de control móviles que adjuntar al borde de ataque del ala. Cuando el listón se retrae, forma el borde de ataque del ala. Cuando el listón está abierto (extendido hacia adelante), se crea una ranura entre el listón y el borde de ataque del ala. Se introduce aire de alta energía en la capa límite sobre la parte superior del ala. A bajas velocidades, esta acción mejora las características de manejo del control lateral. Esto permite controlar la aeronave a velocidades por debajo de la velocidad de aterrizaje normal. El aire de alta energía que fluye sobre la parte superior del ala se conoce como aire de control de la capa límite . El control de la capa límite está destinado principalmente para uso durante operaciones de transportistas. Las ayudas aéreas de control de la capa límite en despegues de catapulta y aterrizajes arrestados. El aire de control de límites también se puede lograr dirigiendo el aire de purga del motor a alta presión a través de la parte superior del ala o la superficie de la aleta.
MECANISMOS DE CONTROL DE VUELO
El término control de vuelo se refiere al enlace que conecta los controles en la cabina con las superficies de control de vuelo. Hay varios tipos de controles de vuelo en aeronaves navales; algunos se operan manualmente mientras que otros funcionan con energía.
Los mecanismos de control de vuelo accionados manualmente se dividen en tres grupos: accionados por cable, accionados por tubo de empuje y accionado por tubo de torsión. Algunos sistemas pueden combinar dos o más de estos tipos.
En el sistema de cable operado manualmente , los cables se conectan desde el control en la cabina a una manivela o sector. La manivela está conectada a la superficie de control. El movimiento de los controles de la cabina transfiere la fuerza a través del cable a la manivela, que mueve la superficie de control.
En un sistema de tubo push-pull, se utilizan tubos metálicos push-pull (o varillas) como sustituto de los cables (fig. 4-11). Los tubos push-pull reciben su nombre por la forma en que transmiten la fuerza.
En el sistema de tubos de torsión , se utilizan tubos metálicos (varillas) con engranajes en los extremos de los tubos. El movimiento se transmite girando los tubos y engranajes.
En todos los aviones de alto rendimiento, las superficies de control ejercen una gran presión sobre ellos. A alta velocidad, es físicamente imposible para el piloto mover los controles manualmente. Como resultado, se utilizan mecanismos de control accionados por energía. En un sistema motorizado, un actuador hidráulico (cilindro) está ubicado dentro del enlace para ayudar al piloto a mover la superficie de control.
Un mecanismo de control de vuelo típico se muestra en la figura 4-12. Este es el control del elevador de un avión ligero tipo entrenador. Consiste en una combinación de tubos y cables push-pull.
Las palancas de control del sistema que se muestran en la figura 4-12 están conectadas al sector de avance mediante tubos push-pull. El sector delantero está conectado al sector trasero (trasero) por medio de conjuntos de cables. El sector de popa está conectado al control de vuelo por otro conjunto de tubo push-pull.
TREN DE ATERRIZAJE
Antes de la Segunda Guerra Mundial, los aviones se fabricaban con su tren de aterrizaje principal ubicado detrás del centro de gravedad. Se agregó un engranaje auxiliar debajo de la nariz del fuselaje. Este arreglo se hizo conocido como el tipo de tren de aterrizaje triciclo . Casi todos los aviones de la Armada actuales son equipado con tren de aterrizaje triciclo. El tren triciclo tiene las siguientes ventajas sobre el tren de aterrizaje más antiguo:
Más estable en movimiento en el suelo
Mantiene el fuselaje en una posición nivelada. Aumenta la visibilidad y el control del piloto.
Facilita el aterrizaje, especialmente en vientos cruzados
Figura 4-13. — Sistema típico de tren de aterrizaje.
El sistema de tren de aterrizaje (fig. 4-13) consta de tres conjuntos de tren de aterrizaje retráctiles. Cada tren de aterrizaje principal tiene un amortiguador convencional de aire-aceite, un conjunto de freno de rueda y un conjunto de rueda y neumático. El tren de aterrizaje de la nariz tiene un puntal de choque convencional de aire y aceite, un amortiguador brillante y un conjunto de rueda y neumático.
El puntal de choque está diseñado para absorber el choque que de otro modo se transmitiría a la célula durante el aterrizaje, el rodaje y el despegue. El puntal de aire y aceite se utiliza en todos los aviones navales. Este tipo de puntal tiene dos cilindros telescópicos llenos de fluido hidráulico y aire comprimido o nitrógeno. La Figura 4-14 muestra la construcción interna de un tipo de amortiguador de aire-aceite.
El tren de aterrizaje principal está equipado con frenos para detener el avión y ayudar al piloto a dirigir el avión en tierra.
El tren de proa de la mayoría de los aviones se puede dirigir desde la cabina. Esto proporciona mayor facilidad y seguridad en la pista al aterrizar y despegar y en la calle de rodaje en rodaje.
ARRASTRE DE ENGRANAJES
Una aeronave de tipo portador está equipada con un gancho de detención para detener la aeronave cuando aterriza en el portador. El engranaje de detención tiene un gancho extensible y el equipo mecánico, hidráulico y neumático necesario para la operación del gancho. Ver figura 4-15. El gancho de detención en la mayoría de los aviones se libera mecánicamente, baja neumáticamente y se eleva hidráulicamente.
EQUIPO DE CATÁPULA
Las aeronaves transportadoras tienen equipo incorporado para catapultar al portaaviones. Los aviones más antiguos tenían ganchos en el fuselaje que se unía a la brida del cable. La brida engancha el avión a la catapulta del barco. Los aviones más nuevos tienen una barra de lanzamiento integrada en el conjunto del tren de aterrizaje frontal. Ver figura 4-16. El conjunto de retención permite que la aeronave se asegure a la cubierta del portaaviones para el arranque del motor a toda potencia antes del despegue. Para el equipo de engranaje de nariz, una pista se une a la plataforma para guiar la rueda de nariz a su posición. La pista tiene disposiciones para unir el engranaje de la nariz al transbordador de catapulta y para la retención.
NOTA : La barra de tensión de retención se separa cuando se dispara la catapulta, lo que permite que la aeronave se lance con el motor a plena potencia.
AVIONES ROTATIVAS
OBJETIVO DE APRENDIZAJE: Identificar el Las características de construcción de las aeronaves de ala giratoria y reconocen las diferencias fundamentales entre las aeronaves de ala giratoria y las de ala fija.
En los últimos 20 años, los helicópteros se han convertido en una realidad y se encuentran en todo el mundo. Realizan innumerables tareas adaptadas a sus capacidades únicas.
Un helicóptero tiene una o más hélices horizontales (rotores) accionadas por energía para desarrollar elevación y propulsión. Si se utiliza un solo rotor principal, es necesario emplear un medio para contrarrestar el par. Si se usa más de un rotor principal (o tándem), el par se elimina girando cada rotor principal en direcciones opuestas.
La ventaja fundamental que tiene el helicóptero sobre los aviones de ala fija es que la elevación y el control son independientes de la velocidad de avance. Un helicóptero puede volar hacia adelante, hacia atrás o hacia los lados, o puede permanecer en vuelo estacionario (flotar) sobre el suelo. No se requiere pista para que un helicóptero despegue o aterrice. Por ejemplo, el techo de un edificio de oficinas es un área de aterrizaje adecuada. El helicóptero se considera un avión seguro porque la velocidad de despegue y aterrizaje es cero, y tiene capacidades autorrotacionales. Esto permite un descenso controlado con rotores girando en caso de falla del motor en vuelo.
FUSELAJE
Al igual que el fuselaje de un avión de ala fija, el fuselaje del helicóptero puede estar armado con armadura o alguna forma de construcción monocasco. Muchos helicópteros de la Armada son de diseño monocasco. Un helicóptero típico de la Armada, el H-60, se muestra en la figura 4-17. Algunas de sus características incluyen un solo rotor principal, motor doble, rotor de cola inclinado tipo tractor, estabilizador controlable, tren de aterrizaje fijo, polipasto de rescate, gancho de carga externo y pilones de armas. El fuselaje consiste en la célula completa, a veces conocido como el grupo del cuerpo .
El grupo del cuerpo es una construcción semimonocoque totalmente metálica. Consiste en una piel de aluminio y titanio sobre un marco de aluminio reforzado.
GRUPO DE ENGRANAJES
El grupo de tren de aterrizaje incluye todo el equipo necesario para soportar el helicóptero cuando no está en vuelo. Hay varios tipos de trenes de aterrizaje en helicópteros: fijos convencionales (tipo de patín), retráctiles y no retráctiles.
Tren de aterrizaje principal
El tren de aterrizaje principal no retráctil del H-60 consta de dos conjuntos de amortiguadores de tipo eje / aire / aceite que se montan en el fuselaje. Cada uno está equipado con neumáticos sin cámara, frenos de disco hidráulicos, amarres
anillos, tirantes de arrastre e interruptores de seguridad. Forman parte del extremo inferior del pistón del amortiguador.
Tren de aterrizaje de cola
El tren de aterrizaje de la cola del H-60 es un tipo giratorio de 360 grados de doble rueda no retráctil. Está equipado con neumáticos sin cámara, aro de amarre, amortiguador shimmy, bloqueo de la rueda trasera y un amortiguador de aire / aceite, que sirve como un punto de aterrizaje en popa para que los pilotos amortigüen el choque de aterrizaje.
CONJUNTO PRINCIPAL DEL ROTOR
El rotor principal (ala del rotor) y la cabeza del rotor (conjunto del cubo) son idénticos en teoría de vuelo pero difieren en ingeniería o diseño. Están cubiertos aquí porque sus funciones están estrechamente relacionadas. La central eléctrica, la transmisión, el tren de transmisión, el control de vuelo hidráulico y los sistemas de rotor funcionan en conjunto. Ninguno tiene una función sin el otro.
Ala giratoria
El rotor principal del H-60 (fig. 4-17) tiene cuatro palas de ala idénticas. Otros tipos de helicópteros pueden tener dos, cuatro, cinco, seis o siete palas.
Las cuchillas de ala giratoria están hechas de titanio, aleaciones de aluminio, fibra de vidrio, grafito, núcleo de nido de abeja, níquel y acero. Cada uno tiene un mástil interno hueco, presurizado y lleno de nitrógeno, que se extiende a lo largo de la cuchilla. El manguito proporciona la unión de la cuchilla al cubo del rotor. Una tira de abrasión de titanio cubre todo el borde delantero del larguero desde el extremo del manguito hasta la punta de la cuchilla extraíble. Esto extiende la vida útil de la pala del rotor.
Los ejemplos que se muestran en la figura 4-18 muestran otras características: pestañas de recorte, protección contra deshielo, marcas de equilibrio y construcción.
Conjunto de cabezal / cubo de rotor principal
La cabeza del rotor está completamente articulada y gira mediante el torque de los motores a través del tren de transmisión y la caja de cambios principal o la transmisión. Los controles de vuelo y los servos hidráulicos transmiten movimientos a las palas del rotor. Los componentes principales de la cabeza del rotor son los conjuntos de cubo y placa oscilante (fig. 4-19). El cubo es de una pieza, hecho de titanio y se asienta en la parte superior del mástil del rotor. Los componentes de fijación son el manguito y los husillos, los componentes de plegado de la cuchilla, el amortiguador de vibraciones, los cojinetes, los amortiguadores de la cuchilla, las bocinas de cambio de inclinación, las varillas de control de inclinación ajustable, las bisagras de plegado de la cuchilla, los pesos de equilibrio, los topes antideslizantes y caídas, y el fardo.
La placa oscilante consiste en una porción de disco giratorio (superior), estacionaria (inferior) con un conjunto de tijeras y manguitos separados por un rodamiento. Se permite que la placa oscilante se deslice sobre el eje de transmisión vertical del rotor principal y se monta en la parte superior de la transmisión principal. Todo el conjunto puede inclinarse en cualquier dirección siguiendo el movimiento de los controles de vuelo.
Los controles de vuelo se transmitirán a las palas del ala giratoria. Los amortiguadores de manguito, husillo y cuchilla permiten un movimiento limitado de las cuchillas en relación con el cubo. Estos movimientos se conocen como plomo , retraso y aleteo .
El plomo ocurre durante la desaceleración del mecanismo de accionamiento cuando las cuchillas tienden a permanecer en movimiento.
El retraso es lo opuesto al plomo y ocurre durante la aceleración cuando la cuchilla ha estado en reposo y tiende a permanecer en reposo.
La aleta es la tendencia de la cuchilla a elevarse con demandas de gran elevación cuando intenta atornillarse hacia arriba en el aire.
Los topes antiflapping y los topes de caída restringen el movimiento de aleteo y conning de la cabeza y las palas del ala giratoria a bajas revoluciones del rotor cuando se ralentiza o se detiene.
GRUPO ROTOR DE COLA
El grupo de rotor de cola proporciona el control direccional y la acción antitorque del helicóptero.
Pilón
El pilón, que se muestra en la figura 4-20, se fija en el avión al fuselaje principal mediante accesorios de bisagra. Estos accesorios de bisagra sirven como punto de pivote para que el pilón se pliegue a lo largo del fuselaje. Plegar el pilón reduce la longitud total del helicóptero, lo que ayuda al manejo confinado a bordo.
El pilón aloja las cajas de engranajes del rotor intermedio y del rotor de cola, el eje de transmisión del rotor de cola, la cubierta, el parachoques trasero, las luces de posición / anticolisión, los servos hidráulicos, los tubos / cables / manivelas de control de vuelo / manivelas, la superficie de control de vuelo del estabilizador / elevador, algunas antenas, y conjunto de timón giratorio.
Cabezal de timón rotativo
La cabeza del timón puede ubicarse a ambos lados del pilón, dependiendo del tipo de avión, e incluye
elementos tales como el cubo, eje, viga de control de inclinación, enlaces de cambio de inclinación, cojinetes y palas del rotor de cola.
El cambio en el paso de la cuchilla se logra a través del eje de cambio de paso que se mueve a través del eje horizontal de la caja de engranajes de cola, que impulsa el conjunto del timón giratorio. A medida que el eje se mueve hacia adentro hacia la caja de engranajes de cola, el paso de la cuchilla disminuye. A medida que el eje se mueve hacia afuera desde la caja de engranajes de cola, aumenta la inclinación de la cuchilla. El haz de control de inclinación está conectado por enlaces a los soportes bifurcados en las mangas de la cuchilla.
Hojas de timón rotativo
Al igual que las palas en la cabeza del rotor principal, las palas que se encuentran en la cabeza del timón giratorio pueden diferir, dependiendo del tipo de avión. Las palas del rotor de cola pueden constar de los siguientes componentes:
Aleación de aluminio, compuesto de grafito o larguero de titanio
Bolsillo y piel de aluminio con núcleo de panal o exterior de fibra de vidrio cruzada
Tapa de punta de aluminio o grafito compuesto
HOJA DE TIMÓN ROTATIVO
ENLACE DE CAMBIO DE TONO
HUSO
BUJE DEL timón giratorio
ROTOR DE COLA
Caja de cambios
PILÓN
Haz de control de tono
ANf0420
Figura 4-20. — Grupo de rotor de cola.
4-18
Tapa de borde posterior de aluminio
Tira de aluminio o poliuretano y níquel abrasivo borde de ataque
Además, las palas del timón giratorio pueden tener disposiciones de deshielo, como mantas electrotérmicas que están unidas en el borde de ataque de la pala. o un protector antihielo de neopreno incrustado con elementos calefactores eléctricos.
SISTEMAS HIDRÁULICOS DE AERONAVES
OBJETIVO DE APRENDIZAJE: Identificar el componentes de sistemas hidráulicos de aeronaves y reconocen sus funciones.
Los sistemas hidráulicos de los aviones que se encuentran en la mayoría de los aviones navales realizan muchas funciones. Algunos sistemas operados por sistemas hidráulicos son controles de vuelo, tren de aterrizaje, frenos de velocidad, mecanismos plegables de ala fija y ala giratoria, sistemas auxiliares y frenos de ruedas.
La hidráulica tiene muchas ventajas como fuente de energía para operar estas unidades en aviones.
La hidráulica combina las ventajas de peso ligero, facilidad de instalación, simplificación de inspección y requisitos mínimos de mantenimiento.
La operación hidráulica es casi 100 por ciento eficiente, con solo una pérdida insignificante debido a la fricción del fluido.
Sin embargo, existen algunas desventajas en el uso de la hidráulica.
La posibilidad de fugas, tanto internas como externas, puede hacer que el sistema completo deje de funcionar.
La contaminación por materias extrañas en el sistema puede causar el mal funcionamiento de cualquier unidad. La limpieza en el sistema hidráulico no se puede exagerar.
COMPONENTES DE UN SISTEMA HIDRÁULICO BÁSICO
Básicamente, cualquier sistema hidráulico contiene las siguientes unidades:
Un depósito para contener un suministro de fluido hidráulico Una bomba para proporcionar un flujo de fluido
Tubo para transmitir el fluido
Una válvula selectora para dirigir el flujo de fluido.
Una unidad de accionamiento para convertir la presión del fluido en trabajo útil.
En la figura 4-21 se muestra un sistema simple que usa estas unidades esenciales.
Puede rastrear el flujo de fluido desde el depósito a través de la bomba hasta la válvula selectora. En la figura 4-21, el flujo de fluido creado por la bomba fluye a través de la válvula hacia el extremo derecho del cilindro de accionamiento. La presión del fluido fuerza el pistón hacia la izquierda. Al mismo tiempo, el fluido que está a la izquierda del pistón es expulsado. Sube a través de la válvula selectora y regresa al depósito a través de la línea de retorno.
Cuando la válvula selectora se mueve a la posición indicada por las líneas punteadas, el fluido de la bomba fluye hacia el lado izquierdo del cilindro de accionamiento. El movimiento del pistón se puede detener en cualquier momento simplemente moviendo la válvula selectora a neutral. Cuando la válvula selectora está en esta posición, los cuatro puertos están cerrados y la presión queda atrapada en ambas líneas de trabajo.
elimina las partículas extrañas del fluido, evitando que la humedad, el polvo, la arena y otras materias indeseables ingresen al sistema.
El regulador de presión (fig. 4-22) descarga o alivia la bomba accionada por energía cuando se alcanza la presión deseada en el sistema. Por lo tanto, a menudo se denomina válvula de descarga . Sin ninguna de las unidades de accionamiento en funcionamiento, la presión en la línea entre la bomba y la válvula selectora se acumula hasta el punto deseado. Una válvula en el regulador de presión se abre automáticamente y el líquido se deriva al depósito. (La línea de derivación se muestra en la figura 4-22, que va desde el regulador de presión a la línea de retorno).
NOTA: Muchos sistemas hidráulicos de aviones no Use un regulador de presión. Estos sistemas utilizan una bomba que se ajusta automáticamente para suministrar el volumen adecuado de líquido según sea necesario.
El acumulador tiene un doble propósito.
- Sirve como amortiguador o amortiguador al mantener una presión uniforme en el sistema.
- Almacena suficiente fluido bajo presión para proporcionar la operación de emergencia de ciertas unidades de accionamiento.
El acumulador está diseñado con una cámara de aire comprimido separada del fluido por un diafragma flexible o un pistón extraíble.
El manómetro indica la cantidad de presión en el sistema.
La válvula de alivio es una válvula de seguridad instalada en el sistema. Cuando el fluido pasa por la válvula a la línea de retorno, regresa al depósito. Esta acción evita una presión excesiva en el sistema.
Las válvulas de retención permiten el flujo de fluido en uno solo dirección. Existen numerosas válvulas de retención instaladas en varios puntos en las líneas de todos los sistemas hidráulicos de la aeronave. Un estudio cuidadoso de la figura 4-22 muestra por qué las dos válvulas de retención son necesarias en este sistema. Una válvula de retención evita que la presión de la bomba de potencia ingrese a la línea de la bomba manual. La otra válvula evita que la presión de la bomba manual se dirija al acumulador.
CONTAMINACIÓN HIDRÁULICA
La contaminación hidráulica se define como material extraño en el sistema hidráulico de una aeronave . Exterior El material puede ser arena, arena, suciedad, polvo, óxido, agua o cualquier otra sustancia que no sea soluble en el fluido hidráulico.
Hay dos formas básicas de contaminar un sistema hidráulico. Una es inyectar partículas, y la otra es mezclar fluidos, incluyendo agua.
La contaminación de partículas en un sistema puede ser autogenerada a través del desgaste normal de los componentes del sistema. Es la inyección de contaminantes del exterior lo que generalmente causa más problemas. Independientemente de su origen, cualquier forma de contaminación en el sistema hidráulico disminuirá el rendimiento. En casos extremos, afecta seriamente la seguridad.
Un solo grano de arena o arena puede causar la falla interna de un componente hidráulico. Por lo general, este tipo de contaminación proviene de un mal servicio y procedimientos de manejo de fluidos. Por esta razón, se debe mantener el nivel más alto de limpieza cuando se trabaja en componentes hidráulicos.
Solo se utilizan unidades de soporte de llenado aprobadas para dar servicio a los sistemas hidráulicos de aeronaves navales. Al seguir algunas reglas básicas, puede reparar los sistemas hidráulicos de manera segura y mantener la contaminación al mínimo.
Nunca use líquido que se haya dejado abierto por un período de tiempo indeterminado. El fluido hidráulico expuesto al aire absorberá el polvo y la suciedad.
Nunca vierta líquido de un recipiente a otro.
Use solo unidades de servicio aprobadas para la aeronave específica.
Mantenga el equipo hidráulico de manejo de fluidos en un alto estado de limpieza.
Siempre asegúrese de usar el fluido hidráulico correcto.
La contaminación del sistema hidráulico puede ser causada por el desgaste o la falla de los componentes y sellos hidráulicos. Este tipo de contaminación generalmente se encuentra a través de la inspección del filtro y el análisis de fluidos. La operación continua de un sistema contaminado puede causar mal funcionamiento o falla temprana de los componentes hidráulicos.
SISTEMAS NEUMÁTICOS
OBJETIVO DE APRENDIZAJE: Identificar el componentes de sistemas neumáticos de aeronaves y reconocer sus funciones.
Hay dos tipos de sistemas neumáticos utilizados actualmente en aviones navales. Un tipo usa botellas de almacenamiento para una fuente de aire, y el otro tiene su propio compresor de aire.
En general, el sistema de botella de almacenamiento se usa solo para operaciones de emergencia. Ver figura 4-23. Este sistema tiene una botella de aire, una válvula de control en la cabina para liberar el contenido de los cilindros y una válvula de carga a tierra (relleno). La botella de almacenamiento debe llenarse con aire comprimido o nitrógeno antes del vuelo. Los sistemas neumáticos de cilindro de almacenamiento de aire están en uso para emergencias
frenos, extensión del tren de aterrizaje de emergencia, extensión de la aleta de emergencia y para mecanismos de liberación del dosel.
Cuando la válvula de control está colocada correctamente, el aire comprimido en la botella de almacenamiento se dirige a través de la válvula de lanzadera al cilindro de accionamiento.
NOTA: La válvula de lanzadera funciona con presión. Válvula que separa el sistema hidráulico normal del sistema neumático de emergencia. Cuando la palanca de control vuelve a la posición normal, la presión de aire en las líneas se ventila por la borda a través del puerto de ventilación de la válvula de control.
El otro tipo de sistema neumático en uso tiene su propio compresor de aire. También cuenta con otros equipos necesarios para mantener un suministro adecuado de aire comprimido durante el vuelo. La mayoría de los sistemas de este tipo deben recibir servicio en tierra antes del vuelo. El aire