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Light weight airframe structures through combination with high performance materials

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Tan ligera como una pluma: la aeronave del mañana

Un proyecto financiado con fondos europeos abre el camino a la construcción de fuselajes más fiables, eficientes y ligeros.

Transporte y movilidad

La Empresa Común Clean Sky 2 aspira a desarrollar tecnologías que reduzcan el impacto ambiental de la aviación mediante aeronaves más limpias y silenciosas, así como a construir y mantener la competitividad y movilidad de Europa en este campo. Diseñar piezas de fuselaje ligeras, donde los materiales existentes se combinen con otros nuevos de alto rendimiento, es un paso adelante para alcanzar dichos objetivos, ya que la reducción del peso está directamente relacionada con la eficiencia de una aeronave, al conllevar una reducción del consumo de combustible, los requisitos energéticos y los niveles de emisiones de CO2.

En busca de la ligereza

En consonancia con lo anterior, en el proyecto LightAir, financiado con fondos europeos, se ha trabajado con vistas a cualificar nuevos materiales de alto rendimiento para construir el fuselaje de los helicópteros, con un enfoque basado en bloques de construcción. En concreto, el proyecto y sus socios, Airbus Helicopters (responsable del tema), Ikerlan, Compoxi y AMADE, llevaron a cabo una caracterización completa de las prestaciones de tres tipos de materiales novedosos en la fabricación de aeronaves —adhesivo, compuesto y nido de abeja— para alcanzar los valores de diseño admisibles mediante una campaña de pruebas. «El proyecto comprendió tres niveles diferentes de pruebas, desde el nivel de cupones en la base de la pirámide hasta los detalles subestructurales y las comprobaciones de los elementos en los niveles superiores», destaca Jordi Renart, coordinador del proyecto. Con respecto a las pruebas, Renart explica: «En las pruebas del nivel 1, los cupones se examinaron con diferentes temperaturas y condiciones de humedad. Durante las pruebas de nivel 2, el objetivo era investigar las propiedades de los materiales de los paneles sándwich de nido de abeja». Se incluían la prueba de compresión en el borde, la prueba de flexión en el plano, la prueba de compresión después del impacto y la prueba de pelado a tambor. «Todas ellas son propiedades clave del material, pero la prueba de pelado a tambor era especialmente importante, ya que determina la resistencia de adhesión de la piel al nido de abeja bajo carga de modo I, uno de los modelos de fallo más críticos para una estructura de sándwich». En las pruebas de nivel 3 se examinó un panel sándwich curvado a gran escala, uno de los principales hitos del proyecto.

Resultados impactantes

El trabajo del proyecto ha dado lugar a una comprensión integral del comportamiento mecánico de los nuevos materiales evaluados. «Las propiedades de los nuevos materiales mostraron varias características muy interesantes en determinadas condiciones de carga y temperatura, las cuales se consideran un buen indicador para una posible reducción del peso objetivo y una optimización estructural con respecto a los materiales de base», destaca Renart. El trabajo experimental de LightAir, junto con la determinación de los valores de diseño admisibles, proporcionará datos sobre los materiales que pueden utilizarse para optimizar y reducir el peso de los próximos diseños de aeronaves. En consecuencia, el trabajo del proyecto abre la puerta a diseñar fuselajes más fiables, eficientes y ligeros. «Al final, permitirá alcanzar el objetivo de reducción de peso de un 15 % para las piezas generales del fuselaje, ahorrar unos 1 800 litros de combustible al año por helicóptero y reducir las emisiones de CO2 unos 5 900 kg al año por helicóptero de cara a la próxima generación de aeronaves», indica Renart. En el futuro, se darán a conocer algunos temas de investigación del proyecto. Actualmente, se está profundizando en ellos y, en los próximos meses, estarán disponibles en artículos de revistas con revisión por pares. «El responsable del tema también tendrá que encargarse de extraer los resultados del proyecto y contextualizarlos en el marco del programa RACER, lo cual probablemente sea el siguiente paso más difícil», concluye Renart.

Palabras clave

LightAir, aeronaves, nuevos materiales, reducción de peso, fuselajes ligeros, valores de diseño admisibles

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