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Diseño de estructuras aeronáuticas más rentables

La industria aeronáutica europea se ha fijado los ambiciosos objetivos de reducir los costes de desarrollo y funcionamiento en un 20 % a corto plazo y en un 50 % a largo plazo. Un equipo de investigadores financiados por la Unión Europea retomó los resultados de otro proyecto europeo anterior, en el que se logró mejorar los procedimientos de diseño de materiales compuestos para aeronaves, y los amplió aplicándolos a la cuestión de la degradación.
Diseño de estructuras aeronáuticas más rentables
Los compuestos a base de polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) de pared fina son notorios por su capacidad para absorber energía y resistir el pandeo. Son muy apreciados en el sector aeronáutico porque, además de estas características, su peso es liviano. Toda reducción del peso lleva aparejado un ahorro sustancial de los costes por el menor consumo de combustible.

Aunque está claro que estos materiales toleran un pandeo reiterado sin que su comportamiento quede mermado, anteriormente no se había estudiado hasta qué punto pueden someterse a tensión sin sufrir daños graves. Las herramientas actuales de simulación no permiten estudiar el colapso de las estructuras aeronáuticas, a raíz de lo cual las especificaciones de diseño resultan excesivamente conservadoras.

El proyecto Cocomat («Mejor aprovechamiento de materiales en diseños seguros de estructuras compuestas de fuselaje mediante una simulación precisa del colapso») se puso en marcha con la finalidad de realizar un análisis exhaustivo del colapso de paneles compuestos de CFRP para aeronaves, y para realizar simulaciones precisas del colapso.

Los investigadores contrastaron los conocimientos de las entidades asociadas al proyecto en relación al análisis del colapso en paneles dañados e íntegros con el fin de identificar deficiencias en el software de simulación actual. Para ello desarrollaron modelos de degradación y diseñaron paneles de ensayo. También crearon métodos mejorados de simulación del colapso centrados en modelos avanzados de elementos finitos y orientados hacia la certificación, así como herramientas de diseño rápido para acortar el tiempo necesario para el diseño y el análisis. A continuación completaron la base de datos experimental realizando ensayos con paneles dañados e íntegros. Por último, formularon directrices de diseño que fueron validadas por socios industriales.

En resumen, el proyecto Cocomat amplió de forma considerable la base de datos existentes de propiedades de materiales CFRP incluyendo el colapso de estructuras dañadas e íntegras en condiciones de esfuerzo cíclico bajo y estáticas. Los investigadores proporcionaron así importantes herramientas de simulación que agilizan el diseño y ralentizan el procedimiento de certificación así como directrices relacionadas con diversos aspectos del diseño.

En definitiva, el proyecto Cocomat propició avances importantes en el diseño de estructuras de fuselaje a base de compuestos de CFRP. Se espera que esto motive reducciones importantes de los costes de desarrollo y funcionamiento para la industria aeronáutica europea, todo lo cual redundará en una mayor competitividad, un menor consumo de combustible y un planeta más saludable.

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