Modelización del montaje para lograr tolerancias
Las tecnologías de aeronaves de FLN modernas y avanzadas, como las que se están desarrollando en el marco de la asociación público-privada Clean Sky de la Comisión Europea, permitirán reducir de forma importante la resistencia aerodinámica, el consumo de combustible y las emisiones. Cuando varias piezas o componentes se unen para formar configuraciones complejas, el hecho de cumplir con las tolerancias individuales puede no ser suficiente para cumplir con la tolerancia en conjunto, puesto que las desviaciones respecto del diseño se pueden acumular. El grupo de científicos de la Unión Europea que trabaja en el proyecto SATCAS (Simulation of the assembly tolerances for composite aircraft structures) desarrolló herramientas de análisis basadas en cálculos de elementos finitos (EF) con el fin de predecir las desviaciones totales en estructuras complejas que se puedan producir a causa de la acumulación de desviaciones de las piezas constituyentes o debidas a las propias operaciones de ensamblaje. El equipo desarrolló simulaciones del proceso completo de montaje, en el cual las piezas individuales se consideraron cuerpos flexibles para tener en cuenta que estas se pueden deformar durante este proceso. El estudio se centró en las alas del «Demostrador de Baja Resistencia Aerodinámica del Demostrador de Tecnología Integrada de Aeronave con Ala Fija Inteligente». Para ello fue necesario tener en cuenta los procesos detallados de montaje y los elementos de fijación, desde el análisis local de las técnicas de unión hasta la simulación de cada una de las principales operaciones de montaje que se espera utilizar para el Demostrador de Baja Resistencia Aerodinámica. El resultado es el análisis de tolerancias acumuladas. Después de la validación de estructuras de pequeña escala de laboratorio que permitieron comparar los resultados teóricos con los experimentales, se aplicó el método numérico a dos conceptos de torsión de cajones centrales de alas de aeronave de grandes dimensiones. Las pruebas no solo confirmaron la capacidad de la estrategia numérica mediante EF para simular los procesos de montaje con precisión, sino que también mostraron sus posibilidades para resaltar mejoras en procesos e incluso contribuir al diseño de los herrajes de montaje. Está previsto profundizar en la optimización centrándose en reducir el tiempo de computación. La plataforma de simulación de SATCAS será una herramienta importante para diseñar nuevos conceptos de FLN para el sector aeroespacial de la Unión Europea garantizando que las estructuras terminadas cumplan las tolerancias globales para alcanzar la reducción deseada de la resistencia aerodinámica. Sin duda, como sistema para evaluar la tolerancia acumulada, también será aplicable en muchos otros entornos de fabricación.
Palabras clave
Flujo laminar natural, resistencia aerodinámicas reducida, aeronave, tolerancias de montaje, estructuras de aeronave de composite
