Diseño innovador del fuselaje en aras de unas aeronaves ecológicas y seguras
La aeronáutica es un activo fundamental para el futuro de Europa, a pesar de lo cual este sector se enfrenta al desafío de conseguir que las aeronaves sean más asequibles, seguras, limpias y silenciosas, así como a dar respuesta a una demanda que probablemente se triplique en los próximos veinte años. El proyecto WASIS (Composite fuselage section wafer design approach for safety increasing in worst case situations and joints minimizing) abordó este desafío con el diseño de una nueva estructura de fuselaje que incorporaba muchas características que contribuirán a reducir costes. El objetivo general de los investigadores fue desarrollar un fuselaje más duro mediante la sustitución de las estructuras convencionales de aluminio por un diseño reticular de materiales compuestos. Los miembros del equipo trabajaron en una estructura compuesta para el fuselaje basada en el concepto de endurecimiento reticular (oblea), con lo que se optimizan las propiedades geométricas y de masa de las zonas de transición de las juntas estructurales del fuselaje. Unos elementos de ensamblaje con un diseño especial (semi-anillas y micro-pasadores) posibilitan la existencia de aberturas en la estructura, lo que permite que únicamente haya que realizar cortes en las fibras de la envolvente del fuselaje y que las estructuras reticulares sean continuas. Estos micro-pasadores permiten mejorar la transferencia de cargas de los metales a los compuestos, aunque no contribuyen a una mayor fiabilidad de las juntas ni a prevenir el despilfarro de materiales compuestos cuyo coste es elevado. El diseño de la sección innovadora del fuselaje se fusionó con una tecnología de bobinado de filamentos altamente eficaz a fin de reducir los costes y el tiempo de fabricación. Las pruebas virtuales permitieron disminuir el número de prototipos requeridos, lo que posibilitó un ahorro adicional de materiales. Se diseñaron herramientas especiales con el objetivo de automatizar completamente el complejo proceso de fabricación. Los elementos de unión integrados, la envolvente y las estructuras se fabricaron en un único proceso para conseguir que el fuselaje estuviese formado por una sola pieza. El equipo investigador también evaluó, desde las primeras etapas de diseño, la seguridad del polímero reforzado con fibra de carbono mediante simulaciones y pruebas para garantizar una mayor resistencia de la estructura a las cargas accidentales. Además, se investigó el comportamiento vibroacústico. WASIS ofrece una oportunidad extraordinaria de conjugar modernos materiales compuestos con técnicas de fabricación automática a fin de obtener estructuras aeronáuticas más ligeras y resistentes, con lo que se reducirá el consumo de combustible y el despilfarro en los procesos de fabricación. Por otra parte, los nuevos diseños propuestos también facilitarán las reparaciones. Todas estas innovaciones supondrán un impulso para la industria europea.
Palabras clave
Fuselaje, aeronave, materiales compuestos, estructuras reticulares, diseño de obleas, bobinado de filamentos, estructuras de endurecimiento de redes
