Escuela Profesional de
Ciencias Aeronáuticas
SISTEMAS Y COMPONENTES DE
AERONAVES
Estructuras, esfuerzos en las aeronaves
FOR PILOTS
Clase 01-1
Ricardo Ccoyure Tito
Aeronautical Engineer
ESCUELA PROFESIONAL DE
CIENCIAS AERONÁUTICAS
Objetivos
1
1. Conocer las cargas a que son sometidas las aeronaves durante las
operaciones en tierra y en vuelo.
2. Adquirir conciencia del buen uso y operación de vehículos aéreos.
3. Conocer las partes principales del avión.
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Summary
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1. Componentes de aeronaves.
2. Esfuerzos aplicados en las aeronaves.
3. Curva Esfuerzo-Deformación.
4. Esfuerzos de Diseño (DLL, DUL, Factor de Seguridad)
5. Filosofías de Diseño.
6. Fatiga. Curva de Wohler.
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Partes del avión
3
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Partes del avión
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Esfuerzos aplicados a las aeronaves
1.
2.
3.
4.
5
Tensión (Tension).
Compresión (Compression).
Corte (Shear).
Fuerzas combinadas
4.1. Flexión (Bend).
4.2. Torsión (Torsion).
4.3. Pandeo (Buckling).
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Esfuerzo de Tensión
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Una tensión o carga tensional tiende a estirar un miembro estructural. Los
componentes diseñados para resistir estas cargas son denominados anclajes (ties).
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Esfuerzo de Compresión
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Estas cargas son opuestas a las cargas tensionales y tienden a disminuir la longitud de
los miembros estructurales. Los soportes (struts) resisten cargas de compresión.
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Esfuerzo de Corte
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Estas cargas tienden a deslizar una cara del material sobre la superficie adyacente. Los
remaches son diseñados para resistir esfuerzos de corte.
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Esfuerzo combinado: Flexión
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Los componentes que son doblados están sujetos a
esfuerzos de tensión, compresión y corte.
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Esfuerzo combinado: Torsión
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Un componente que está siendo torcido está sujeto a tensión, compresión y corte. Hay
una fuerza en un sentido de giro y la otra en sentido contrario.
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Esfuerzo combinado: Pandeo (Buckling)
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El pandeo ocurre en hojas delgadas metálicas cuando son sujetas a cargas en los
extremos y los anclajes sujetos a cargas de compresión.
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Ejemplo de Esfuerzo combinado
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El ala está sujeta a varios esfuerzos según el procedimiento operacional que está
realizando en vuelo o en estático, cuando está parqueado en tierra.
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Deformación (Strain)
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Cuando una fuerza externa de suficiente magnitud actúa en una estructura, la
dimensión estructural cambia.
Cambio de
Longitud 0,5 m
Longitud original
2m
𝑫𝑬𝑭𝑶𝑹𝑴𝑨𝑪𝑰Ó𝑵 =
𝑪𝒂𝒎𝒃𝒊𝒐 𝒅𝒆 𝑳𝒐𝒏𝒈𝒊𝒕𝒖𝒅
𝑳𝒐𝒏𝒈𝒊𝒕𝒖𝒅 𝑶𝒓𝒊𝒈𝒊𝒏𝒂𝒍
𝑫𝒆𝒇𝒐𝒓𝒎. =
𝟎, 𝟓
= 𝟎, 𝟐𝟓
𝟐, 𝟎
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Curva Esfuerzo - Deformación
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Curva Esfuerzo - Deformación
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Zona
elástica
Zona plástica
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Esfuerzo Límite de Diseño (DLL)
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Es la carga máxima que el diseñador esperaría que una aeronave o componente
experimente en servicio.
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Esfuerzo Límite de Diseño (DLL)
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Transporte público 2.5G
Acrobático 6G
Utilitario 3.4 – 3.8G
Caza Militar 9G
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Último Esfuerzo de Diseño (DUL)
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Es la cantidad de carga aplicada a un componente más allá del cual fallará el
componente. Sin embargo, la probabilidad de que ocurra no es cero y, si ocurriera, la
estructura pertinente en la aeronave tendría grandes posibilidades de fractura.
DUL
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Último Esfuerzo de Diseño
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Es un término que describe la capacidad de carga de un sistema más allá de las cargas
esperadas o reales. Esencialmente, el factor de seguridad es cuánto más fuerte es el
sistema de lo que normalmente debe ser para una carga prevista.
𝐹𝑆 =
𝐷𝑈𝐿
𝐷𝐿𝐿
El Factor de Seguridad en Aviación es: 1.5
𝟏. 𝟓 =
𝑫𝑼𝑳
𝑫𝑳𝑳
𝐷𝑈𝐿 = 1.5 × 𝐷𝐿𝐿
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Filosofías de Diseño
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Una aeronave está diseñada con estructuras bajo las siguientes filosofías:
- Vida útil.
- A prueba de fallos y;
- Tolerante al daño.
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Vida Útil (Safe Life)
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Es el mínimo numero de horas de vuelo, aterrizajes, ciclos de presurización, etc., los
cuales deberían transcurrir antes de que ocurra una mayor falla estructural .
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A prueba de Fallos (Safe Life)
Estas estructuras tienen varios
soportes de esfuerzos. Éstos son
compartidos
por
miembros
adyacentes.
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Si un miembro falla, el esfuerzo
será soportado por el miembro
adyacente por un periodo límite.
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Tolerante al daño (Damage Tolerance
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Es la habilidad de una estructura de sostener cargas anticipadas en presencia de fatiga,
corrosión o daño accidental hasta que tal daño es detectado a través de inspecciones o
fallas y es reparada. Cada parte incluyendo el revestimiento reforzado cumple un papel
importante en la propagación de cargas a lo largo de toda la estructura.
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Fatiga
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Las inversiones continuas de carga provocan que una estructura falle a una carga menor
que la de una carga aplicada de forma constante. La rotura bajo cargas dinámicas
cíclicas se produce mas fácilmente que con cargas estáticas.
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Curva de Wohler (S-N)
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Esfuerzo Aplicado (% DUL)
(S)
El gráfico muestra la magnitud del esfuerzo cíclico y la escala logarítmica de los ciclos a
fallar. A 80% de esfuerzo aplicado, el material fallará después de 100 ciclos.
Cantidad de ciclos (N)
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Curva de Wohler (S-N)
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Esfuerzo Aplicado (% DUL)
(S)
Si el esfuerzo aplicado es reducido a 30% del DUL, entonces el componente fallará
después de 10,000 ciclos.
Cantidad de ciclos (N)
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Sistemas y Componentes de Aeronaves
Aeronaves
By Ccoyure Tito
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