evaluacion de tensiones normales

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    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    1

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en

    alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados

    de Resistencia de Materiales.

    Autor: Daniel Quirante Cremades

    Directores: Juan Carlos Marn Vallejo y Enrique Graciani Daz

    ETSI Junio 2015

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    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

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    Agradecimientos.

    A mis padres, y en especial a mi padre por preguntar todas las semanas por el master y por

    este proyecto. A Ana por todo el tiempo que ha estado abandonada y por aguantarme.

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    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

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    ndice1. . Introduccin. ....................................................................................................................... 5

    1.1 Introduccin. ................................................................................................................. 5

    1.2 Objetivos. ...................................................................................................................... 7

    1.3 Los materiales compuestos en la industria aeronutica. .............................................. 7

    1.4 Geometras usuales y funciones de las partes componentes. .................................... 28

    1.5 Tipologa de laminados y funciones que desempean. .............................................. 31

    2. Antecedentes. ..................................................................................................................... 322.1 Introduccin. ............................................................................................................... 32

    2.2 Cajn central del cajn del Ala de una aeronave. ....................................................... 32

    2.2.1 Geometra. .......................................................................................................... 32

    2.2.2 Materiales. .......................................................................................................... 39

    2.2.3 Cargas. ................................................................................................................. 78

    2.2.4 Modelo de Elementos Finitos.............................................................................. 80

    2.3 Modelo de Resistencia de Materiales para el diseo de palas de aerogenerador. .... 80

    2.3.1 Modelo RM. ......................................................................................................... 80

    2.3.2 Descripcin del programa de diseo. .................................................................. 84

    3. Confeccin de un modelo RM del cajn central del ala. ..................................................... 95

    4. Evaluacin del flujo de tensiones normales ...................................................................... 102

    4.1 Introduccin. ............................................................................................................. 102

    4.2 Evaluacin de Nx con el modelo RM. ........................................................................ 102

    4.3 Evaluacin de Nx con el modelo EF. .......................................................................... 102

    4.4 Comparacin de resultados y valoracin de los mismos. ......................................... 113

    4.4.1 Seccin 1 ............................................................................................................ 113

    4.4.2 Seccin 2 ............................................................................................................ 116

    4.4.3 Seccin 3 ............................................................................................................ 119

    4.4.4 Seccin 4 ............................................................................................................ 123

    4.4.5 Seccin 5 ............................................................................................................ 125

    4.4.6 Seccin 6 ............................................................................................................ 128

    4.4.7 Seccin 7 ............................................................................................................ 131

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    4.4.8 Seccin 8 ............................................................................................................ 134

    4.4.9 Seccin 9 ............................................................................................................ 138

    4.4.10 Seccin 10 .......................................................................................................... 141

    4.4.11 Seccin 11 .......................................................................................................... 143

    4.4.12 Seccin 12 .......................................................................................................... 146

    4.4.13 Seccin 13 .......................................................................................................... 149

    4.4.14 Seccin 14 .......................................................................................................... 151

    4.4.15 Seccin 15 .......................................................................................................... 153

    4.4.16 Seccin 16 .......................................................................................................... 155

    4.4.17 Mejora de resultados de la seccin 2 ................................................................ 157

    4.4.18 Mejora de resultados de la seccin 1 aadiendo salientes .............................. 182

    5. Conclusiones...................................................................................................................... 186

    Bibliografia ................................................................................................................................ 187

    .

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    1.. Introduccin.

    1.1

    Introduccin.

    El avance experimentado en el campo de los materiales compuestos en las ltimas dcadas,

    tanto cientfica como tecnolgicamente, ha propiciado la consideracin de estos materiales

    para sustituir a los tradicionales en funciones estructurales. La reduccin en peso que se logra

    con el uso de estos materiales ha hecho que se conviertan en uno de los componentes bsicos

    en la industria aeronutica, como prueba que los diseos ms recientes contengan ms del

    50% en peso de material compuesto (AIRBUS 350, Boeing 787), lo que supone un considerable

    ahorro en combustible y por tanto un decidido compromiso con la sostenibilidad. Esta

    tendencia ha conducido a plantearse el diseo en material compuesto de uno de loselementos ms caractersticos de las aeronaves, como son las alas. Este problema, que ha sido

    objeto de estudio recientemente en el proyecto europeo ALCAS (Advanced Low Cost Aircraft

    Structures, VI Programa Marco), actualmente estamos asistiendo a las primeras

    implementaciones a nivel comercial, como el A350 XWB que integra la estructura bsica del

    cajn central de las alas constituida en compuesto de fibra de carbono.

    La complejidad geomtrica de estos elementos, junto con la inherente a la naturaleza del

    material compuesto (anisotropa), ha hecho decantarse habitualmente a los diseadores por el

    uso de herramientas numricas, mayoritariamente Elementos Finitos (EF), para llevar a cabo el

    anlisis estructural. Sin embargo, aunque los modelos de EF resultan apropiados para elanlisis de una configuracin concreta (es decir, una geometra, una disposicin de laminados

    y unas cargas determinadas), el uso de esta herramienta numrica en el proceso de diseo de

    elementos constituidos por laminados de material compuesto resulta muy costoso en cuanto a

    tiempo de proceso de los resultados y de modificacin de los modelos. Como consecuencia de

    ello, han surgido planteamientos alternativos en problemas similares que han afrontado estas

    dificultades con anterioridad. As, primero en el caso del diseo de palas de helicpteros, y

    posteriormente en el diseo de palas de aerogenerador se han desarrollado modelos

    simplificados de Resistencia de Materiales (RM) que aprovechan la esbeltez de estos

    elementos para tratarlos como barras con seccin de pared delgada constituida por laminados

    de material compuesto.

    En la bibliografa cientfica relacionada podemos encontrar desde libros enteros [1], hasta

    captulos completos [2] dedicados a este tipo de elementos estructurales. Especficamente y

    para el anlisis de palas de helicpteros, el trabajo de Chandra y Chopra [3] plantea una

    extensin de la teora de Vlasov, considerando una seccin cerrada bi-celular constituida por

    laminados de material compuesto sometida a flexin y torsin. Los resultados experimentales

    que obtuvieron han servido como referencia en trabajos posteriores. Volovoi y Hodges [4] [5]

    aplicaron el mtodo variacional asinttico a secciones de pared delgada anistropas abiertas y

    cerradas multicelulares. Yu y Hodges [6], siguiendo esta lnea, presentaron resultados para

    validar el mtodo anterior, y Yu y otros [7] desarrollaron una generalizacin de la teora de

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    Vlasov sobre la base del mtodo asinttico. Jung y otros [8] emplearon un enfoque mixto que

    combina la formulacin en rigidez con la de flexibilidad, incluyendo el efecto de la deformacin

    a cortante, acoplamientos elsticos y restriccin al alabeo. Un planteamiento ms simple loencontramos en el trabajo de Barbero y otros [9], que asumen las hiptesis cinemticas de la

    teora de barras de Timoshenko (secciones planas) aplicndolas al caso de secciones abiertas y

    cerradas simtricas, con laminados simtricos y balanceados, sometidas a axil y flexin. Massa

    y Barbero [10] desarrollan un modelo de RM extendiendo el trabajo anterior a secciones de

    forma arbitraria e incluyendo la accin de la torsin. Salim y Davalos [11] realizan una

    extensin de la teora de Vlasov para analizar secciones abiertas y cerradas de forma arbitraria

    y constituidas por laminados con secuencia de apilado tambin arbitraria. El objeto comn de

    todos estos trabajos es la evaluacin de los desplazamientos, cuyo conocimiento es relevante

    para el anlisis aeroelstico de las palas de helicptero. Las hiptesis bsicas comunes a todas

    estas teoras son: el uso de la Teora Clsica de Laminados (TCL) para evaluar la rigidezequivalente de cada laminado, y la discretizacin de la seccin en segmentos correspondientes

    a los distintos laminados.

    En el caso del diseo de las palas de aerogenerador, adems de los desplazamientos, resulta

    imprescindible el conocimiento del estado tensional en la seccin. En este sentido, y siguiendo

    las hiptesis bsicas descritas, junto con la hiptesis de secciones planas, Paluch [12]

    desarroll una formulacin explcita para las tensiones y deformaciones normales

    longitudinales usando el concepto de centro elstico. Siguiendo este planteamiento Caas y

    otros [13], miembros del GERM, emplean este modelo RM para el diseo de una pala de 700

    kW. En este trabajo se realiz una comparacin del flujo de tensiones normales obtenidomediante el modelo RM con el obtenido mediante un modelo EF empleando discretizaciones

    similares, observndose un buen acuerdo entre ambos resultados. As mismo, los valores de

    las deformaciones calculadas fueron contrastados con las medidas mediante bandas

    extensomtricas durante un ensayo de flexin sobre un prototipo a escala real, obtenindose

    un buen ajuste. Como consecuencias importantes que se obtienen de este trabajo, hay que

    mencionar en primer lugar el hecho de que el uso del modelo RM para el proceso de diseo

    resulta ms eficiente que el modelo EF, y adems que al disponer de una expresin explcita de

    las tensiones y deformaciones nos permite identificar los parmetros fundamentales de

    diseo. Este modelo RM ha sido empleado con xito sobre otras configuraciones de palas

    reales para anlisis de fallo por fatiga, como se describe en Marn y otros [14] [15].

    Dada la similitud geomtrica de las palas de aerogenerador con las alas de las aeronaves,

    parece razonable considerar los modelos simplificados desarrollados para las primeras con el

    fin de aplicarlos a estas estructuras aeronuticas. Para el desarrollo de este proyecto, se

    dispone de un modelo de EF del cajn resistente de un ala confeccionado en Patran/Nastran, y

    de un programa de desarrollo propio que implementa el modelo RM para palas de

    aerogenerador con seccin multi-celular.

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    1.2

    Objetivos.

    El objetivo fundamental de este proyecto es investigar la viabilidad del empleo de modelos

    simplificados de RM para el diseo de alas de aeronave constituidas de material compuesto.

    Esto supondra poder disponer de una herramienta alternativa a los modelos de EF, que pese a

    ser una herramienta muy potente y verstil, requiere mucho trabajo (tiempo) de postproceso

    y modificacin de los modelos, por lo que resulta ineficiente para las tareas de diseo. Para

    conseguir dicho objetivo se habrn de comparar los resultados, en trminos de flujos

    tensionales, obtenidos mediante ambos modelos RM y EF sobre una configuracin concreta.

    Esta tarea implica que ser preciso alcanzar una serie de objetivos parciales:

    El desarrollo de un modelo especfico que contemple las particularidades geomtricas

    de estos elementos estructurales (secciones multicelulares, presencia de rigidizadores

    longitudinales y transversales), y los esfuerzos a los que se ven sometidos (axil,

    cortantes, flectores y torsor).

    La implementacin del modelo desarrollado en un programa de ordenador para su

    ejecucin prctica.

    La aplicacin del modelo simplificado de RM sobre una geometra concreta de un ala

    de aeronave y bajo un estado de cargas determinado.

    La aplicacin de un modelo numrico de EF para la misma geometra y el mismo

    estado de cargas, emplendose discretizaciones equivalentes.

    1.3

    Los materiales compuestos en la industria aeronutica.

    El objetivo principal del uso de materiales compuestos en la industria aeronutica es la

    reduccin de peso que conlleva un consumo menor de combustible y por tanto un aumento en

    la eficiencia de los aviones.

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    Una comparacin de la aplicacin de materiales compuesto en porcentaje respecto al total del

    peso estructural se puede ver en laFigura 1.En ella podemos ver un incremento en el uso de

    materiales compuestos; desde su uso en parte no sometidas a grandes cargas, a su uso ensuperficies de control hasta en las partes de las estructuras de los aviones sometidas a las

    cargas principales como las colas del aribus A380 o el B-777

    Figura 1: Porcentaje del peso estructural en el que se han empleado materiales compuestos en funcin del ao

    [16]

    Entre 1972-1986 la NASA empez a trabajar en la introduccin de los materiales compuestos

    en la aeronutica [17]. Inicialmente se introdujeron en componentes de aviones no muy

    importantes, o aquellos que no estaban sometidos a grandes cargas:

    Los disruptores o deflectores (spoiler) instalados en el B-737. En estos se emplearon

    prepregs de grafito epoxy en las cubiertas de los spoilers, manteniendo la estructura

    interna de aluminio como se puede ver en laFigura 2 yFigura 3

    MD-80 757-767

    A310

    737-300

    F/A-18C-D

    A300-600747-400A320

    A330/A340777

    MD-11

    GRIPPEN F/A 22

    V-22

    RAFALE

    EUROFIGHTER

    A380

    A400M

    F-35 JSF

    A350XWB

    C-Series

    MRJ

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006 2011 2016

    %

    Composite

    Year

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    Figura 2: Disposicin disruptores en el Boeing 737 [18]

    Figura 3: Detalle del Spoiler del Boeing 737 [18]

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    Parte de la cubierta de los pilones traseros del DC-10 fabricados en material

    compuesto de fibras de boro en matriz de aluminio que sustituan al titanio

    reduciendo en este componente un 26% del peso [19].

    Figura 4: DC-10 Pylon [19]

    El alern trasero del DC-10 fabricado en grafito-epoxy. Este alern est constituido por

    una estructura basada en unas costillas y 2 largueros, componentes de fibra de vidrio

    para los bordes y la punta superior, y las bisagras de aluminio (verFigura 5). El cajn

    estructural compuesto por las costillas y los 2 largueros estaba fabricado en grafito-

    epoxy en una solo unidad curada en conjunto. El nuevo diseo redujo en un 30% el

    peso de este alern respecto al peso del alern de aluminio.

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    Figura 5: Alern trasero del DC-10

    Ms adelante empezaron a utilizar los materiales compuestos en estructuras principales como:

    Elevadores (o timones de profundidad) del B-727; en los que se utiliz material

    compuesto grafito-epoxy. La eficacia del uso de los paneles con estructura de panel de

    abeja (Nomex honeycomb) en las cubiertas para soportar cargas normales de presin y

    cortantes en el plano permitan reducir el nmero de costillas. Con esta serie de

    modificaciones se consigui reducir hasta un 27 % el peso en este componente. [20]

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    Figura 6: Comparacin de elevadores en aluminio y material compuesto en Boeing 727

    Figura 7: Estructura de material compuesto del alero del Boeing 727

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    Estabilizador horizontal del B-737; compuesto por 2 cubiertas reforzadas con

    rigidizadores. Las costillas son de paneles de panel de abeja y los largueros son 2 vigas

    en I, compuesta de dos vigas C, precuradas que se unen seguidamente. El uso deesta estructura permiti un ahorro de un 21,6%. En laFigura 8, Figura 9 yFigura 10 se

    puede ver las 2 estructuras en aluminio y en material compuesto. [21]

    Figura 8: Estructura del estabilizador horizontal en aluminio

    Figura 9: Estructura del estabilizador horizontal en material compuesto

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    Figura 10: Detalle de la cubierta reforzada y de las costilla con paneles de abeja

    Estabilizador vertical del DC-10; Esta montada en 4 estructuras forjadas que tambin

    fijan la viga de soporte del motor. El sistema de timn, est conectado al estabilizador

    vertical en el extremo posterior de las costillas y en el larguero de cierre [22]. Para

    poder facilitar la intercambiabilidad con el estabilizador de metal se mantuvo ladistancia entre costillas y largueros (verFigura 11).

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    Figura 11: Estructura general del estabilizador vertical DC-10

    Para poder entender qu tipo de materiales compuestos se emplearon en este caso

    ser ms fcil ir elemento por elemento:

    o Largueros: las races de cada uno de los largueros estn fijas a la estructura

    inferior mediante 2 tornillos a travs de fijaciones de titanio que estn

    pegadas al material compuesto sobre las partes superiores e inferiores de los

    largueros (alas de los largueros). Se han usado materiales compuestos tipo

    sndwich en el alma de los largueros en la parte cercana a los tornillos que la

    fijan a la estructura del avin. Los 2 largueros traseros tienen 2 agujeros para

    que pasen los actuadores de los timones y por esto se ha apilado el doble de

    material compuesto alrededor del agujero con el fin de reforzar esta parte y

    una adaptacin de grosor del laminado hasta alcanzar el panel en forma

    sinodal. Mientras que los 3 largueros ms largos se dividen en 2 zonas una

    ms compleja y otra sinodal.

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    Figura 12: Largueros del estabilizador vertical DC-10

    o Costillas: Podemos encontrar 3 tipos en funcin del tipo de cargas a las que

    estuvieran sometidas. La costilla de la base hace de interfaz entre el

    estabilizador vertical y la cola del avin. En esta seccin se ha usado un

    laminado grueso slido para soportar las altas cargas de compresin debidas a

    los tornillos que se usan para montar el estabilizador. Las costillas que

    conectan con los largueros traseros soportan tambin las bisagras del timn,

    las sujeciones del actuador, las sujeciones de la biela de unin (que contiene

    varios puntos de unin con el timn superior e inferior). Para las costillas que

    fijan el actuador o las bisagras de los timones se han usado vigas con almasinusoidal (ya que un fallo de estas no alterara el funcionamiento del avin);

    mientas que para las que fijan las bielas de unin se han empleado para

    soportar la carga extra y evitar el pandeo de la misma paneles planos tipo

    sndwich.

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    Figura 13: Costillas del estabilizador vertical DC-10

    o Cubiertas: Estn fabricadas de paneles sndwich tipo panel de abeja, de

    espesor uniforme. Para dar uniformidad en las zonas de conexin con las

    costillas y los largueros se ha empleado una laminado solido casi istropo que

    estn separadas por huecos de capas de estructura sndwich.

    Figura 14: `Cubiertas del estabilizador vertical DC-10

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    Y el alern del L1011. En el diseo original estaba compuesto por 2 largueros y 17

    costillas. El nuevo diseo con materiales compuestos sigue manteniendo los 2

    largueros pero se redujeron el nmero de costillas a 12. Se consigui un ahorro delpeso de un 28%.

    Figura 15: Alern del L1011

    En 1993 350 componentes instalado en vuelos en servicio haban acumulado unos 5,3 millones

    de horas de vuelo. Los datos obtenidos de estos componentes revelaron un magnifico

    comportamiento en servicio durante 15 aos.

    Ciertas aerolneas dieron parte de ciertos incidentes de choques con objetos, rayos o

    problemas en maniobras en tierra. Sin embargo no se detect reduccin de la resistencia

    residual del material compuesto debido a fatiga o por posibles daos ambientales.

    Airbus fue el primer fabricante de aviones en usar materiales compuestos en aviones de gran

    tamao comercial. El A310 con un 5% del peso de la estructura en material compuesto, fue el

    primer avin con el cajn del estabilizador vertical fabricado en material compuesto. Tambin

    incluan en material compuesto los paneles de acceso inferiores y superiores del borde de

    ataque del ala, deflectores exteriores de las puertas, puertas del tren de aterrizaje delantero,

    paneles del tren de aterrizaje principal, los paneles del carenado de los motores, elevadores, el

    cajn del estabilizador vertical trasero, los bordes del estabilizador trasero, los carriles por

    donde se extienden los flaps, los paneles de acceso de los flaps, las carenas trasera y

    delanteras de unin ala/cuerpo, las carenas piln, la cpula radar, los deflectores de entrada

    de aire de refrigeracin y los bordes de ataque del estabilizador de cola. Se puede ver ms

    claramente en la siguiente figura.

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    Figura 16: Uso de materiales compuestos en A310 [23]

    El A320 con un 10% del peso en material compuesto fue el primer avin con el estabilizador

    vertical completamente fabricada en material compuesto. Adems de otros componentes

    como se puede ver en las figuras

    Figura 17: Uso de materiales compuestos en A320 [24]

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    Figura 18: Uso de materiales compuestos en A320 [24]

    Por otro lado Boeing tambin empezaba a emplear materiales compuestos en aviones

    comerciales. Por estas mismas fechas el Boeing 747 utilizaba entorno al 1% de su peso en

    materiales compuestos. Principalmente empleado en carenados y en las superficies de control.

    Ms adelante en el A340 (1991) el 13% del peso del ala del avin A340 est fabricada en

    material compuesto. Y con un porcentaje del 18% sobre la masa estructural del avin fabricada

    en material compuesto. En el podemos destacar el uso de materiales compuestos en

    componentes de alta carga como son:

    La viga de la quilla situada en la panza del avin (keel beam) de unos 16 metros de

    largo aproximadamente. Esta viga permite soportar en la parte baja del fuselaje en la

    parte donde se sitan las alas las cargas que se producen en el tren de aterrizaje. El

    uso de materiales compuesto permiti ahorrar 1800 kg

    La parte de cierre del posterior del fuselaje, que es una pieza circular de grandes

    dimensiones y es la pieza que permite la estanqueidad entre la parte presurizada y la

    no presurizada. Est fabricada en material compuesto monoltico y sndwich

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    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    21

    Figura 19: Uso de materiales compuestos en A340

    Figura 20: Uso de materiales compuestos en A340 piezas principales

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    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    22

    El Boeing 777 (en 1996) hizo extensivo el uso de los materiales compuestos a los empenajes

    (todas las superficies de la cola de un avin, por ejemplo, los estabilizadores verticales y

    horizontales), la mayor parte de las superficies de control, el carenado de los motores y lasvigas del suelo del fuselaje.

    Figura 21: Uso de materiales compuestos en B777

    Sobre el 10% del peso de la estructura estaba compuesto por materiales compuestos; como se

    puede observar varios tipos de materiales compuestos se han utilizado. Grafito/Epoxy se

    utiliz para la mayor parte de las estructuras secundarias as como parte de las superficies de

    control. El material Toray T800H/3900-2 se utiliz para componentes ms grandes que estaban

    sometidos a cargas superiores el cajn de torsin del estabilizador vertical y horizontal.

    Pero ha sido en el A380 (2005) donde se ha extendido significativamente el uso de los

    materiales compuestos. En el A380, el 25 % del peso estructural.

    Como se puede ver en la figura los materiales empleados fueron:

    Plstico reforzado de fibra de carbono (CRFP), en la mayora de los componentes

    estructurales

    Plstico reforzado con vidrio (GFRP)

    Plstico reforzado con fibras de cuarzo (CFRP) en la cubierta radar

    Aluminio laminado reforzado con vidrio (GLARE) , en parte de los fuselajes superiores

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    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    23

    Figura 22: Materiales compuestos en A380 I

    Figura 23: Materiales compuestos en A380 II

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    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    24

    En este avin fue la primera vez que se emple el Pre-Preg fibre placement y se us en grandes

    componentes importantes como son:

    El fuselaje trasero

    O el cajn central del ala

    Por su parte Boeing (2009) contiene un 50% del peso estructural en materiales compuestos

    para su modelo 787.

    Figura 24: Materiales compuestos en Boeing 787

    Los materiales ms utilizados como se puede ver en la figura son:

    Laminados de fibra de carbono

    Paneles sndwich de fibra de carbono

    Fibra de vidrio

    La fibra de carbono laminada es uno de los ms empleados ya que se ha usado en la mayor

    parte de los componentes del fuselaje as como en las alas. Estos se han empleado en estos

    lugares debido a sus apropiadas caractersticas mecnicas (resistencia a altas tensiones) as

    como su facilidad de darle forma, permitiendo realizar grandes componentes sin tener que

    usar gran cantidad de piezas de unin. Las estructuras de fibras de carbono sndwich se

    emplean las puntas del ala y en las carenas de los motores del avin. Se suelen usar este tipo

    de estructuras en esos componentes debido a su gran resistencia a compresin, y su buen

    comportamiento frente a altas temperaturas. Mientras que la fibra de vidrio se ha empleado

    sobre todo en la unin de las alas con el fuselaje

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    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    25

    Ms adelante el A350 900 XWB (2013) supuso un gran avance en uso de los materiales

    compuestos ya que en este diseo el 53% del peso de la estructura era de material compuesto:

    Figura 25: Materiales compuestos en A350 900 XWB [25]

    El ala del A350 est compuesta de material compuesto y su estructura est formada por 2

    largueros y con mltiples costillas [26]. Las cubiertas con tirantes en T y los largueros estn

    fabricados en materiales compuestos. Las costillas estn fabricadas en aluminio.

    Figura 26: Estructura del ala del A350

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    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    26

    Cada uno de los largueros estn fabricados en 3 partes (interna, media y externa); que estn

    unidas por unas placas de unin; y en algunas de las partes tienen refuerzos horizontales.

    Figura 27: Largueros del ala del A350

    En la siguiente figura podemos ver la estructura de la cubierta del ala, con los tirantes. Donde

    la parte resistente esta compuesta por carbono y las partes exteriores por fibra de vidrio y

    otros tipos de materiales compuestos.

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    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    27

    Figura 28: Cubierta del ala del A350

    En la siguiente imagen nos podemos hacer una idea de cmo es la estructura del ala del A350

    Figura 29: Ala del A350

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    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    28

    1.4

    Geometras usuales y funciones de las partes componentes.

    El ala es el principal componente de un avin, su principal funcin es asegurar la sustentacin,

    que compensa al peso. Esto hace que el avin pueda mantener un vuelo estable. Pero al ser

    una estructura bastante grande, la evolucin tecnolgica de los aviones ha hecho que adquiera

    una serie de nuevas funciones aparte de mantener el vuelo. El ala es diseada basndose en

    criterios de actuaciones en vuelo, es decir la velocidad de diseo, el coeficiente de planeo, la

    carga til, la maniobrabilidad del avin, todo ello implica consideraciones de diseo estructural

    y finalmente factores de diseo global del avin (por ejemplo, donde poner un sistema u otro).

    [27]

    Un resumen de sus funciones principales sera el siguiente:

    Dar sustentacin y mantener el vuelo compensando el peso del avin.

    Proveer de controlabilidad al avin en vuelo. Normalmente el ala es la encargada de la

    funciones de control de balance, mediante la disposicin del diedro, as como las

    funciones de control alrededor del eje longitudinal mediante los alerones. En algunasalas (por ejemplo ala en delta) es tambin la encargada del control de cabeceo

    (normalmente se encarga el estabilizador horizontal.

    Asegurar la capacidad de despegue y aterrizaje del avin, cosa que suele realizar

    ayudndose de los dispositivos hipersustentadores, aumentando el rea efectiva o el

    coeficiente de sustentacin.

    En aquellos aviones con motores en ala es la encargada de sujetar el o los motores y

    transmitir su empuje al avin completo. As como los sistemas necesarios para el

    drenaje de aire del motor, suministros de combustible al motor y control del motor

    (cableado, el sistema que realiza el control del motor no est situado normalmente en

    el ala).

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    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    29

    Alojar el combustible, con el paso de los aos el ala se ha adaptado para llevar en el

    interior de su estructura el combustible que el avin utiliza para el vuelo. Esto es

    debido a que el peso del combustible no ha de alterar la posicin del centro degravedad para mantener el centrado aerodinmico del avin. El combustible se lleva

    tambin en la parte baja del encastre y en algunos aviones de transporte grandes en

    un depsito trasero para mantener el centrado. Por lo tanto la estructura interna del

    ala debe estar preparada para contener combustible (proteccin qumica).5

    Luces y sealizacin. En los extremos del ala suelen encontrarse normalmente luces

    que son utilizadas para la sealizacin como por ejemplo, la luces de navegacin.6

    Soporte de armamento. En los aviones militares los misiles suelen estar montados

    sobre el ala y el fuselaje.

    Soporte de tanques de combustible externos, muchos aviones (en especial militares)

    llevan tanques de combustible auxiliares para misiones con el alcance extendido.

    Alojamiento del tren de aterrizaje, muchos aviones tiene parte o bien todo el tren de

    aterrizaje dentro del ala.7

    Soporte para salida de emergencia, al estar muchas salidas de emergencia localizadas

    al lado del ala, el ala debe ser capaz de aguantar en un momento de evacuacin a los

    pasajeros sobre ella.

    Hoy en da con la introduccin de los materiales compuestos avanzados, la fabricacin de la

    estructura empieza a ser de piezas integradas (larguerillos-revestimiento) pero los

    componentes (aunque integrados en una pieza) siguen siendo distinguibles:

    Largueros: en los aviones de fuselaje ancho suele haber tres largueros en la raz. Dos

    forman la caja de torsin y el tercero asegura la forma cerca del encastre donde el ala

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    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    30

    es ms grande, (muchos aviones slo poseen 2 largueros). Entre los largueros anterior

    y posterior estn situados los depsitos de combustible del ala. La misin de los

    largueros es dar resistencia a la flexin al ala. Costillas: son estructuras que dan resistencia a la torsin al ala. Se encuentran

    intercaladas de manera (ms o menos) perpendicular a los largueros. Suelen estar

    vaciadas para eliminar material no necesario y aligerar peso. Junto con los largueros

    dan forma a los depsitos de combustible y deben estar preparadas para resistir

    qumicamente el combustible. Sus funciones principales son:

    o Mantener la forma del perfil

    o Transmitir las fuerzas aerodinmicas a los largueros.

    o Distribuir las cargas a los largueros.

    o

    Estabilizar el ala contra las tensiones.o Cerrar las celdas.

    o Mantener la separacin de los largueros.

    o Proporcionar puntos de unin a otros componentes (tren de aterrizaje).

    o Formar barreras de contencin en los tanques de combustible.

    Segn su funcin se puede clasificar en las siguientes:

    o Costillas de compresin: Unen los largueros entre s. Transmiten y distribuyen

    equitativamente los esfuerzos en los largueros. Se colocan donde se producen

    esfuerzos locales. No siempre se disponen perpendicularmente, puedencolocarse en diagonal.

    o Costillas Maestras: Mantienen distanciados los largueros y dan rigidez a los

    elementos.

    o Costillas Comunes: No son tan fuertes. Su tarea es la de mantener la forma del

    perfil y transmitir las fuerzas interiores a los largueros, distribuyndolas en

    varias partes de ellos.

    o Falsas costillas: Solo sirven para mantener la forma del revestimiento, y se

    ubican entre el larguero y el borde de ataque o fuga.

    Las partes principales de la costilla son:

    o Nervio superior

    o Nervio inferior

    o Alma (si es metlica se suele hacer estampada) proporciona rigidez por

    deformaciones verticales y diagonales.

    Larguerillos: son pequeas vigas (ms pequeas que los largueros) que se sitan entre

    costillas para evitar el pandeo local del revestimiento. Pueden estar integrados en el

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    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    31

    propio revestimiento formando una sola pieza (suelen estar integrados en los aviones

    recientes de material compuesto).

    Revestimiento: es la parte externa del ala, cuya misin es resistir esfuerzos cortantes yaislar el combustible del medio ambiente. Es lo que vemos como "la piel del ala".

    1.5

    Tipologa de laminados y funciones que desempean.La configuracin ms utilizada en la formacin de los laminados de composites, consiste en

    capas orientadas a 0, 45 y 90, dichas direcciones estn tomadas respecto del eje principal

    sobre el que se encuentra aplicada la carga en la pieza a elaborar, en el caso de un ala, en su

    direccin principal de envergadura.

    Esencialmente, las fibras orientadas a 0 son las que se ocupan de los esfuerzos normaleslongitudinales en esa direccin, las orientadas a 45, son la que resisten las cargas de torsin

    y cortadura, mientras que las fibras orientadas a 90, son la que soportan las cargas

    transversales. La cantidad de capas de fibras utilizadas en cada orientacin, depende

    especficamente del tipo de aplicacin en particular que se vayan a utilizar. Adems, el

    recubrimiento para un panel de tipo sndwich (honeycomb), empleado para la construccin de

    la caja de torsin en los aviones, est conformada en su mayora por capas con orientaciones a

    0 y 45, y un menor nmero de capas orientas a 90, mientras que para un panel de la

    misma clase, pero utilizado en la construccin de una viga para el piso de la aeronave puede

    utilizar porciones iguales de capas orientadas a 0 y 90.

    Para prevenir la deformacin de la pieza manufacturada, las capas que conforman el

    composite, son usualmente orientadas simtricamente con respecto al plano medio del

    laminado con igual nmero de capas orientas a-45 y +45

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    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    32

    2.Antecedentes.

    2.1

    Introduccin.

    Como se mencion previamente, para la realizacin de este proyecto se dispone de un modelo

    de EF del cajn central del ala de una aeronave, desarrollado por J.M. Llamas [28], por lo que

    se ha tomado esta configuracin como objeto del presente proyecto, ya que nos permitir

    comparar los resultados del nuevo modelo RM con los del modelo EF ya realizado. Por ello, en

    el apartado 2.2 se describir la configuracin del problema analizado (geometra, materiales,

    cargas), as como la estructura del modelo EF con el que se comparar y cuya discretizacin se

    usar como base para el desarrollo del nuevo modelo RM.

    Por otra parte, disponemos de un programa de ordenador de desarrollo propio que

    implementa el modelo simplificado de RM, enfocado al anlisis y diseo de palas de

    aerogenerador. Dicho programa lo emplearemos para ejecutar el anlisis del nuevo modelo

    RM de la configuracin del cajn central del ala considerada. En el apartado 2.3 se har una

    descripcin de los fundamentos tericos del modelo RM y de las caractersticas generales del

    programa que lo implementa.

    2.2

    Cajn central del cajn del Ala de una aeronave.

    2.2.1 Geometra.El cajn de torsin consta de 10 elementos estructurales, que podemos dividirlos en tres

    grupos: 2 revestimientos, 5 largueros y 3 costillas.

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    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    33

    Figura 30: Componentes principales del cajn del ala

    2.2.1.1 Revestimientos

    Los revestimientos forman parte del perfil aerodinmico del ala. Ambos revestimientos estn

    conectados mediante 5 largueros (en direccin longitudinal) y 3 costillas (en direccin

    transversal)

    2.2.1.2 Largueros

    La estructura cuenta con 5 largueros, los cuales se han nombrado como larguero anterior,

    larguero intermedio anterior, larguero intermedio central, larguero intermedio posterior y

    larguero posterior.

    Costilla de cierre

    interior

    Largueros

    Costilla de cierre tanque

    de ventilacin

    Costilla de cierre exterior

    Cubiertas

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    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    34

    Figura 31: Disposicin de los largueros del ala

    2.2.1.2.1 Larguero anterior

    Es el primer larguero que nos encontramos si empezamos a recorrer el perfil del ala por el

    borde de ataque. El larguero es un perfil en forma de C, y tiene una serie de agujeros cerradosy rigidizadores en su superficie anterior

    Figura 32: Larguero anterior

    Larguero

    posterior

    Larguero

    intermedio

    posterior

    Larguero

    intermedio

    central

    Larguero

    intermedio

    anterior Largueroanterior

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    35

    2.2.1.2.2

    Larguero intermedio anterior

    Es el siguiente larguero que nos encontramos, en este caso tenemos un larguero que es un

    perfil I, sin ninguna particularidad.

    Figura 33: Larguero intermedio anterior

    2.2.1.2.3

    Larguero intermedio central

    Es un larguero de forma anloga de forma anloga al larguero intermedio anterior.

    Figura 34: Larguero intermedio central

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    36

    2.2.1.2.4

    Larguero intermedio posterior

    Este larguero tiene la seccin en I, y al igual que el larguero anterior, tiene una serie de

    agujeros, as como una serie de rigidizadores unidos a la cara posterior del larguero de

    agujeros,

    Figura 35: Larguero intermedio posterior

    2.2.1.2.5 Larguero posterior

    Este larguero tiene una seccin en forma de C, tambin tiene una serie de agujeros, como una

    serie de rigidizadores unidos a su cara posterior

    Figura 36: Larguero posterior

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    37

    2.2.1.3 Costillas

    El cajn de torsin cuenta con tres costillas repartidas a lo largo de la estructura. Las cuales se

    comentan a continuacin.

    2.2.1.3.1 Costilla de cierre interior

    Se encuentra en la seccin ms interna del cajn de torsin. Esta costilla tiene cuatro agujeros,

    de los cuales los tres de la derecha se encuentran sellados con tapaderas. Adems, esta costilla

    tiene unidos como refuerzo tres rigidizadores, que son similares a las de la costilla de cierre

    exterior.

    Figura 37: Costilla de cierre interior

    2.2.1.3.2 Costilla de cierre del tanque de ventilacin

    Esta costilla se encuentra situada entre el larguero intermedio posterior y el larguero

    posterior. Se encuentra a una distancia de 3575 mm de la costilla de cierre interior.

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    Figura 38: Costilla de cierre del tanque de ventilacin

    2.2.1.3.3

    Costilla de cierre exterior

    Esta costilla se encuentra en la seccin ms externa del cajn de torsin. La costilla tiene tres

    agujeros (los cuales llevan sus respectivas tapaderas) y adems tiene tres rigidizadores a su

    alma.

    Figura 39: Costilla de cierre exterior

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    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    39

    2.2.2 Materiales.

    2.2.2.1 Material Compuesto

    Los revestimientos, largueros y la costilla de cierre del tanque de ventilacin estn fabricadoscon laminados de cinta de fibra de carbono unidireccional preimpregnada, del tipo UD V Z-

    19.780 (AS4/8552), cuyas propiedades se describen en la siguiente tabla. Este material se usa

    tambin para las tapaderas de los largueros y para los rigidizadores.

    Mdulo de Young en direccin longitudinal E1 131000 MPa

    Mdulo de Young en direccin longitudinal E2 8850 MPa

    Coeficiente de Poisson 12 0,3

    Mdulo de Cortadura G12 3950 MPa

    Densidad 1.5910-9 Mg/mm3

    Coeficiente longitudinal de expansin trmico -1.4010-6C-1

    Coeficiente transversal de expansin trmico -2,9310-5C-1

    Lmite de deformacin longitudinal de traccin Xt 0,0036

    Lmite de deformacin longitudinal de compresin Xc 0,0036

    Lmite de deformacin transversal de traccin Yt 0,0036

    Lmite de deformacin transversal de compresin Yc 0,0036

    Lmite de deformacin a cortadura S 0,0072

    Tabla 1: Propiedades Material UD V Z-19.780 (AS4/8552)

    Los laminados empleados para cada uno de los distintos componentes se describen en

    secciones posteriores.

    A menos que se indique lo contrario, la direccin de la fibra a 0 es aquella definida por la

    interseccin del larguero posterior con el plano de cuerdas. El espesor nominal para cada capa

    del laminado es de 0.184 mm.

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    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    40

    2.2.2.2 Aluminio

    El material empleado para las costillas de cierre exterior e interior es Aluminio 7050 T7451 con

    las propiedades mecnicas que se describen en laTabla 1.

    Mdulo de Young 71000 MPa

    Mdulo de cortadura 26900 MPa

    Coeficiente de Poisson 0,33

    Densidad 2,8210-9 Mg/mm3

    Coeficiente de expansin trmico -2,3810-5C-1

    Tabla 2: Propiedades Material Aluminio 7050 T7451

    2.2.2.3 Laminados.

    En los siguientes apartados se describen los laminados utilizados en cada uno los componentes

    estructurales que componen el ala de nuestro modelo

    2.2.2.4 Cubierta inferior.

    En la cubierta inferior encontramos en la mayora de las secciones los siguientes laminados en

    el modelo de elementos finitos; hay 11 descripciones de laminados diferentes pero, en cuanto

    a las caractersticas generales podemos clasificarlos en 4 que son los siguientes:

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    11.LS.00 4,862 [45,-45,902,02,-45,45,0,-45,45]s

    11.LS.01

    11.LS.02

    4,048 [45,-45,902,02,-45,45,0,-45,45]s

    11.LS.03

    11.LS.043,312 [45,-45,902,02,-45,45,0]s

    11.LS.05

    11.LS.06

    11.LS.07

    2,944 [45,-45,902,02,-45,45]s

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    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    41

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    11.LS.08

    11.LS.09

    11.LS.10

    11.LS.11

    11.LS.12 4,048 [45,-45,902,02,-45,45,0,-45,45]s

    Tabla 3: Laminados en la cubierta inferior

    En laFigura 40 podemos ver un color por cada espesor de laminado; en este grafico podemos

    ver claramente como en donde se encuentran los largueros el espesor vara y por tanto

    tambin el laminado empleado. Se puede dar el caso que en las representaciones laminados

    distintos estn representados con el mismo color y sean distintos solo por el cambio de

    orientacin de una de las lminas. Pero debido a la gran cantidad de laminados empleados

    esta representacin era la ms clara, ya que sera complicado representar un color por

    laminado.

    Figura 40: Cubierta inferior con identificacin de laminados segn espesor

    11.LS.00

    11.LS.01

    11.LS.02

    11.LS.03

    11.LS.05

    11.LS.06

    11.LS.0711.LS.08

    11.LS.09

    11.LS.10

    11.LS.11

    11.LS.12

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    42/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    42

    Luego en las zonas de las faldillas encontraremos otros tipos de laminados que son los

    siguientes:

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    11.LS.RSlff.00 9,282045,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-

    45,45,90,0,0,45,-45,0,45,-45,-45,45,0,-45,45,0,0,90,45,-45

    11.LS.IRSlff.00 7.5140

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,0,-

    45,45,0,-45,45,0,0,90,90,45,-45

    11.LS.IRSlrf.00 7,29345,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-

    45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    11.LS.ICSlrf.00 7,514045,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-

    45,0,90,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    11.LS.ICSlff.00 7.514045,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-

    45,45,0,90,-45,45,0,0,90,90,45,-45

    11.LS.IFSlrf.00 7,29345,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,9x0,-45,45,45,-

    45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    11.LS.IFSlff.00 7,29345,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-

    45,45,0,-45,45,0,0,90,90,45,-45

    11.LS.FSlrf.00 9,282045,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-

    45,90,90,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,90,-45,45

    Tabla 4: Laminados en interseccin de la cubierta inferior y los largueros en el primer tramo

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    43/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    43

    Que estn dispuestos segn la siguienteFigura 41:

    Figura 41: Identificacin de laminados por espesor en primer tramo cubierta inferior

    En la segunda parte de la cubierta encontramos los siguientes materiales en los larguerillos:

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    11.LS.RSlff.01

    11.LS.RSlff.027,728

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-

    45,45,90,0,0,45,-45,0,45,-45,-45,45,0,-45,45,0,0,90,45,-45

    11.LS.IRSlrf.01

    11.LS.IRSlrf.026,072

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-

    45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    11.LS.IRSlff.01

    11.LS.IRSlff.026,256

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,0,-

    45,45,0,-45,45,0,0,90,90,45,-45

    11.LS.ICSlrf.01 6,25645,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-

    45,0,90,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    11.LS.RSlff.00

    11.LS.IRSlrf.00

    11.LS.IRSlrf.00

    11.LS.ICSlrf.00

    11.LS.ICSlff.00

    11.LS.IFSlrf.00

    11.LS.IFSlff.00

    11.LS.FSlrf.00

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    44/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    44

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    11.LS.ICSlrf.02

    11.LS.ICSlff.01

    11.LS.ICSlff.026,256

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-

    45,45,0,90,-45,45,0,0,90,90,45,-45

    11.LS.IFSlrf.01

    11.LS.IFSlrf.026,072

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-

    45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    11.LS.IFSlff.01

    11.LS.IFSlff.026,072

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-

    45,45,0,-45,45,0,0,90,90,45,-45

    11.LS.FSlrf.01

    11.LS.FSlrf.027,7280

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-

    45,90,90,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,90,-45,45

    Tabla 5: Laminados en interseccin de la cubierta inferior y los largueros en el primer tramo

    Dispuestos de la manera que se muestra en laFigura 42:

    Figura 42: Identificacin de laminados por espesor en el segundo tramo de cubierta inferior

    11.LS.RSlff.01

    11.LS.RSlff.02

    11.LS.IRSlff.01

    11.LS.IRSlff.02

    11.LS.IRSlrf.01

    11.LS.IRSlrf.0211.LS.ICSlrf.01

    11.LS.ICSlrf.02

    11.LS.ICSlff.01

    11.LS.ICSlff.02

    11.LS.IFSlrf.01

    11.LS.IFSlrf.02

    11.LS.IFSlff.01

    11.LS.IFSlff.02

    11.LS.FSlrf.01

    11.LS.FSlrf.02

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    45/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    45

    En el siguiente trozo de la cubierta inferior nos encontramos los siguientes laminados:

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    11.LS.RSlff.03

    11.LS.RSlff.046,992

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,90,0,0,45,-

    45,0,45,-45,-45,45,0,-45,45,0,0,90,45,-45

    11.LS.IRSlrf.03 5,33645,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,0,45,-

    45,0,0,90,90,-45,45

    11.LS.IRSlrf.04 5,15245,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,0,45,-

    45,0,90,90,-45,45

    11.LS.IRSlff.03 5.33645,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,0,-

    45,45,0,0,90,90,45,-45

    11.LS.IRSlff.04 5.15245,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,0,-

    45,45,0,90,90,45,-45

    11.LS.ICSlrf.03 5,5245,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,0,90,45,-

    45,0,0,90,90,-45,45

    11.LS.ICSlrf.04 5,33645,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,0,45,-

    45,0,0,90,90,-45,45

    11.LS.ICSlff.03 5,5245,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,0,90,-

    45,45,0,0,90,90,45,-45

    11.LS.ICSlff.04 5,33645,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,0,-

    45,45,0,0,90,90,45,-45

    11.LS.IFSlrf.03 5,33645,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,0,45,-

    45,0,0,90,90,-45,45

    11.LS.IFSlrf.04 5,15245,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,0,45,-

    45,0,90,90,-45,45

    11.LS.IFSlff.03 5,33645,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,0,-

    45,45,0,0,90,90,45,-45

    11.LS.IFSlff.04 5,15245,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,0,-

    45,45,0,90,90,45,-45

    11.LS.FSlrf.03 6,9920 45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,90,90,0,-

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    46/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    46

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    11.LS.FSlrf.04 45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,90,-45,45

    Tabla 6: Laminados en interseccin de la cubierta inferior y los largueros en el segundo tramo

    La disposicin de los laminados se muestra en laFigura 43:

    Figura 43: Identificacin de laminados por espesor en el tercer tramo de cubierta inferior

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    11.LS.RSlff.05 6,62445,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,90,0,0,45,-

    45,0,45,-45,-45,45,0,-45,45,0,0,90,45,-45

    11.LS.RSlff.06

    11.LS.RSlff.07

    11.LS.RSlff.08

    11.LS.RSlff.09

    6,25645,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,90,0,45,-

    45,0,45,-45,-45,45,0,-45,45,0,90,45,-45

    11.LS.RSlff.03

    11.LS.RSlff.04

    11.LS.ICSlrf.03

    11.LS.IRSlff.03

    11.LS.IFSlrf.04

    11.LS.IFSlff.03

    11.LS.ICSlff.0411.LS.FSlrf.03

    11.LS.FSlrf.04

    11.LS.IRSlff.04

    11.LS.IRSlrf.03

    11.LS.IRSlrf.04

    11.LS.ICSlrf.04

    11.LS.ICSlff.03

    11.LS.IFSlrf.03

    11.LS.IFSlff.04

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    47/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    47

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    11.LS.RSlff.10

    11.LS.RSlff.115,52

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,90,0,0,45,-45,-

    45,45,0,0,90,45,-45

    11.LS.IRSlrf.05 4,78345,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,0,45,-

    45,0,90,90,-45,45

    11.LS.IRSlff.05 4,78345,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,0,-

    45,45,0,90,90,45,-45

    11.LS.IRSlrf.06

    11.LS.IRSlrf.07

    11.LS.IRSlrf.08

    11.LS.IRSlrf.09

    11.LS.IRSlrf.10

    11.LS.IRSlrf.11

    4,645,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,45,-45,0,90,90,-

    45,45

    11.LS.IRSlff.06

    11.LS.IRSlff.07

    11.LS.IRSlff.08

    11.LS.IRSlff.09

    11.LS.IRSlff.10

    11.LS.IRSlff.11

    4,645,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,-

    45,45,0,90,90,45,-45

    11.LS.ICSlrf.05 4.967 45,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    11.LS.ICSlff.05 4.96745,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,0,-

    45,45,0,0,90,90,45,-45

    11.LS.ICSlrf.06

    11.LS.ICSlrf.074.783

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,0,45,-

    45,0,90,90,-45,45

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    48/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    48

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    11.LS.ICSlff.06

    11.LS.ICSlff.074.783

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,0,-

    45,45,0,90,90,45,-45

    11.LS.ICSlrf.08

    11.LS.ICSlrf.094,6

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,-

    45,45

    11.LS.ICSlff.08

    11.LS.ICSlff.094,6

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,0,-

    45,45,0,90,45,-45

    11.LS.ICSlrf.10

    11.LS.ICSlrf.114,231 45,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,0,0,90,-45,45

    11.LS.ICSlff.10

    11.LS.ICSlff.114.231 45,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,0,0,90,45,-45

    11.LS.IFSlrf.05 4,78345,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,0,45,-

    45,0,90,90,-45,45

    11.LS.IFSlff.05 4,78345,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,0,-

    45,45,0,90,90,45,-45

    11.LS.IFSlrf.06

    11.LS.IFSlrf.07

    11.LS.IFSlrf.08

    11.LS.IFSlrf.09

    4,645,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,-

    45,45

    11.LS.IFSlff.06

    11.LS.IFSlff.07

    11.LS.IFSlff.08

    11.LS.IFSlff.09,

    4,645,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-45,45,0,-

    45,45,0,90,45,-45

    11.LS.IFSlrf.10

    11.LS.IFSlrf.114.23 45,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,0,0,90,-45,45

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    49/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    49

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    11.LS.FSlrf.05 6.62445,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,90,90,0,-

    45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,90,-45,45

    11.LS.FSlrf.06

    11.LS.FSlrf.07

    11.LS.FSlrf.08

    11.LS.FSlrf.09

    11.LS.FSlrf.10

    11.LS.FSlrf.11

    6,25645,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-45,90,90,0,-45,45,-

    45,45,45,-45,45,-45,0,90,90,-45,45

    Tabla 7: Laminados en interseccin de la cubierta inferior y los largueros en el tercer tramo

    Los laminados de la tabla superior se distribuyen como se muestra en laFigura 44:

    Figura 44: Identificacin de laminados por espesor en el cuarto tramo de cubierta inferior

    11.LS.ICSlrf.06

    11.LS.ICSlrf.07

    11.LS.IRSlrf.06

    11.LS.IRSlrf.07

    11.LS.IRSlrf.08

    11.LS.IRSlrf.09

    11.LS.IRSlrf.10

    11.LS.IRSlrf.11

    11.LS.RSlff.06

    11.LS.RSlff.07

    11.LS.RSlff.08

    11.LS.IFSlrf.06

    11.LS.IFSlrf.07

    11.LS.ICSlff.10

    11.LS.ICSlff.06

    11.LS.ICSlff.07

    11.LS.RSlff.10

    11.LS.RSlff.11

    11.LS.ICSlrf.08

    11.LS.ICSlrf.09

    11.LS.IFSlrf.05

    11.LS.RSlff.0511.LS.IRSlrf.05

    11.LS.ICSlrf.10

    11.LS.IRSlff.05

    11.LS.IRSlff.06

    11.LS.IRSlff.07

    11.LS.IRSlff.08

    11.LS.IRSlff.09

    11.LS.ICSlrf.05

    11.LS.ICSlff.05

    11.LS.ICSlff.08

    11.LS.ICSlff.09

    11.LS.IFSlff.05

    11.LS.IFSlff.06

    11.LS.IFSlff.07

    11.LS.IFSlrf.1011.LS.IFSlff.10

    11.LS.FSlrf.06

    11.LS.FSlrf.07

    11.LS.FSlrf.08

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    50/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    50

    En el ltimo grupo de la cubierta inferior encontramos los siguientes laminados:

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    11.LS.RSlff.12 6,62445,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-

    45,45,90,0,0,45,-45,-45,45,0,0,90,45,-45

    11.LS.IRSlrf.12 5,70445,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-

    45,45,-45,0,90,90,-45,45

    11.LS.IRSlff.12 5,70445,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-

    45,45,-45,45,0,90,90,45,-45

    11.LS.ICSlrf.12 5,33645,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-

    45,0,0,90,-45,45

    11.LS.ICSlff.12 5,33645,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-

    45,45,0,0,90,45,-45

    11.LS.IFSlrf.12 5,33645,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-

    45,0,0,90,-45,45

    11.LS.IFSlff.12 5,33645,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,-

    45,45,0,0,90,45,-45

    11.LS.FSlrf.12 7.36045,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-

    45,90,90,0,-45,45,-45,45,45,-45,45,-45,0,90,90,-45,45

    Tabla 8: Laminados en interseccin de la cubierta inferior y los largueros en el cuarto tramo

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    51/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    51

    En esta ltima seccin los laminados estn distribuidos segn laFigura 45:

    Figura 45: Identificacin de laminados por espesor en el ltimo tramo exterior de cubierta

    inferior

    2.2.2.5 Larguero anterior (Front Spar, FS)

    Los materiales que nos encontramos en este larguero son los siguientes (en este caso adems

    de los laminados nos encontramos con tapas que son de aluminio):

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    21.FSw.00 3,977 45,-45,90,90,0,-45,45,-45,45,45,-45,45,-45,0,90,90,-45,45

    21.FSw.01

    21.FSw.02

    21.FSw.03

    21.FSw.04

    21.FSw.05

    3,312 45,-45,90,90,0,-45,45,-45,45,45,-45,45,-45,0,90,90,-45,45

    11.LS.RSlff.12

    11.LS.IRSlrf.12

    11.LS.IRSlff.1211.LS.ICSlrf.12

    11.LS.ICSlff.12

    11.LS.IFSlrf.12

    11.LS.IFSlff.12

    11.LS.FSlrf.12

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    52/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    52

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    21.FSw.07

    21.FSw.08

    21.FSw.09

    21.FSw.10

    21.FSw.11

    21.FSw.12

    2,576 45,-45,90,90,0,-45,45,45,-45,0,90,90,-45,45

    21.FSc.00 4.42 45,-45,90,90,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,90,-45,45

    21.FSc.01

    21.FSc.02

    21.FSc.03

    21.FSc.04

    21.FSc.05

    3,68 45,-45,90,90,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,90,-45,45

    21.FSc.06

    21.FSc.07

    21.FSc.08

    21.FSc.09

    21.FSc.10

    21.FSc.11

    21.FSc.12

    3,312 45,-45,90,90,0,-45,45,-45,45,45,-45,45,-45,0,90,90,-45,45

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    53/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    53

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    21.FSw.TSfif.01

    21.FSw.TSfof.01

    21.FSw.TSfif.02

    21.FSw.TSfof.02

    21.FSw.TSfif.03

    21.FSw.TSfof.03

    21.FSw.TSfif.04

    21.FSw.TSfof.04

    21.FSw.TSfif.05

    21.FSw.TSfof.05

    4,9689-45,45,90,90,0,90,90,45,-45,45,-45,90,90,0,-45,45,-45,45,45,-45,45,-

    45,0,90,90,-45,45

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    54/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    54

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    21.FSw.TSfif.06

    21.FSw.TSfof.06

    21.FSw.TSfif.07

    21.FSw.TSfof.07

    21.FSw.TSfif.08

    21.FSw.TSfof.08

    21.FSw.TSfif.09

    21.FSw.TSfof.09

    21.FSw.TSfif.10

    21.FSw.TSfof.10

    21.FSw.TSfif.11

    21.FSw.TSfof.11

    21.FSw.TSfif.12

    21.FSw.TSfof.12

    4,232 -45,45,90,90,0,90,90,45,-45,45,-45,90,90,0,-45,45,45,-45,0,90,90,-45,45

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    55/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    55

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    21.FSc.TSfif.01

    21.FSc.TSfof.01

    21.FSc.TSfif.02

    21.FSc.TSfof.02

    21.FSc.TSfif.03

    21.FSc.TSfof.03

    21.FSc.TSfif.04

    21.FSc.TSfof.04

    21.FSc.TSfif.05

    21.FSc.TSfof.05

    5,336-45,45,90,90,0,90,90,45,-45,45,-45,90,90,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-

    45,0,90,90,-45,45

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    56/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    56

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    21.FSc.TSfif.06

    21.FSc.TSfof.06

    21.FSc.TSfif.07

    21.FSc.TSfof.07

    21.FSc.TSfif.08

    21.FSc.TSfof.08

    21.FSc.TSfif.09

    21.FSc.TSfof.09

    21.FSc.TSfif.10

    21.FSc.TSfof.10

    21.FSc.TSfif.11

    21.FSc.TSfof.11

    21.FSc.TSfif.12

    21.FSc.TSfof.12

    4,968-45,45,90,90,0,90,90,45,-45,45,-45,90,90,0,-45,45,-45,45,45,-45,45,-

    45,0,90,90,-45,45

    40.TS.01 3,312 45,-45,0,0,90,0,0,-45,45,-45,45,0,0,90,0,0,45,-45

    50.HC 2 Aluminio

    Tabla 9: Laminados en larguero anterior

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    57/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    57

    La distribucin de los laminados se puede observar en laFigura 46:

    Figura 46: Localizacin de los distintos laminados (colores funcin del espesor)

    2.2.2.6 Larguero Intermedio anterior (Intermediate Front Spar, IFS)

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    22.IFSw.01

    22.IFSw.024,2319 45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,0,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    22.IFSw.03 4,048 45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    22.IFSw.04

    22.IFSw.053,68 45,-45,90,90,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,90,-45,45

    21.FSc.01

    21.FSc.02

    21.FSc.03

    21.FSc.04

    21.FSc.05

    21.FSw.01

    21.FSw.02

    21.FSw.03

    21.FSw.04

    21.FSw.05

    21.FSw.07

    21.FSw.08

    21.FSw.09

    21.FSw.10

    21.FSw.11

    21.FSw.12

    21.FSw.TSfif.01

    21.FSw.TSfof.01

    21.FSw.TSfif.02

    21.FSw.TSfof.02

    21.FSw.TSfif.03

    21.FSc.06

    21.FSc.07

    21.FSc.08

    21.FSc.09

    21.FSc.TSfif.06

    21.FSc.TSfof.06

    21.FSc.TSfif.07

    21.FSc.TSfof.07

    21.FSc.TSfif.08

    21.FSc.TSfof.08

    21.FSc.TSfif.09

    40.TS.01 50.HC

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    58/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    58

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    22.IFSw.06

    22.IFSw.07

    22.IFSw.08

    22.IFSw.09

    3,312 45,-45,90,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,-45,45

    22.IFSw.10

    22.IFSw.11

    22.IFSw.12

    2,576 45,-45,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,-45,45

    Tabla 10: Laminados en larguero intermedio anterior

    Que estn distribuidos como se puede ver en laFigura 47:

    Figura 47: Laminados en larguero intermedio anterior

    22.IFSw.01

    22.IFSw.0222.IFSw.03

    22.IFSw.04

    22.IFSw.05

    22.IFSw.06

    22.IFSw.07

    22.IFSw.08

    22.IFSw.09

    22.IFSw.10

    22.IFSw.11

    22.IFSw.12

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    59/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    59

    2.2.2.7 Larguero Intermedio Central (Intermediate Central Spar, ICS)

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    23.ICSw.01

    23.ICSw.024,6

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,90,0,-45,45,0,45,-45,0,90,45,-45,0,0,90,90,-

    45,45

    23.ICSw.03 4,416 45,-45,90,90,0,0,-45,45,90,0,-45,45,45,-45,0,90,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    23.ICSw.04

    23.ICSw.05

    4,048 45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    23.ICSw.06

    23.ICSw.073,680 45,-45,90,90,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,90,-45,45

    23.ICSw.08

    23.ICSw.093,312 45,-45,90,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,-45,45

    23.ICSw.10

    23.ICSw.11

    23.ICSw.12

    2,576 45,-45,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,-45,45

    Tabla 11: Laminados en larguero intermedio Central

    Que estn distribuidos como se muestran en laFigura 48:

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    60/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    60

    Figura 48: Laminados en larguero intermedio central

    2.2.2.8 Larguero Intermedio Posterior (Intermediate Rear Spar, IRS)

    En este caso adems de los laminados tenemos las tapas de los agujeros circulares que estn

    fabricadas en aluminio. Los laminados son los siguientes:

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    24.IRSw.01

    24.IRSc.01

    24.IRSc.02

    24.IRSw.02

    4,232 45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,0,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    24.IRSc.03

    24.IRSw.03

    4,048 45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    24.IRSw.04

    24.IRSc.04

    24.IRSw.05

    24.IRSc.05

    3,680 45,-45,90,90,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,90,-45,45

    23.ICSw.01

    23.ICSw.03

    23.ICSw.0423.ICSw.06

    23.ICSw.08

    23.ICSw.10

    23.ICSw.11

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    61/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    61

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    24.IRSw.06

    24.IRSc.06

    24.IRSw.07

    24.IRSc.07

    24.IRSw.08

    24.IRSc.08

    24.IRSw.09

    24.IRSc.09

    24.IRSc.10

    24.IRSc.11

    24.IRSc.12

    3,312 45,-45,90,90,0,-45,45,-45,45,45,-45,45,-45,0,90,90,-45,45

    24.IRSw.10

    24.IRSw.11

    24.IRSw.12

    2,576 45,-45,90,90,0,-45,45,45,-45,0,90,90,-45,45

    24.IRSw.TSrif.01

    24.IRSc.TSrof.01

    24.IRSc.TSrif.02

    24.IRSc.TSrof.02

    5,88845,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,0,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-

    45,90,90,0,90,90,-45,45

    24.IRSc.TSrif.03

    24.IRSc.TSrof.035,704

    45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45,45,-

    45,90,90,0,90,90,-45,45

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    62/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    62

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    24.IRSc.TSrif.04

    24.IRSc.TSrof.04

    24.IRSc.TSrif.05

    24.IRSc.TSrof.05

    5,33645,-45,90,90,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,90,-45,45,45,-

    45,90,90,0,90,90,-45,45

    24.IRSc.TSrif.06

    24.IRSc.TSrof.06

    24.IRSc.TSrif.07

    24.IRSc.TSrof.07

    24.IRSc.TSrif.08

    24.IRSc.TSrof.08

    24.IRSc.TSrif.09

    24.IRSc.TSrof.09

    24.IRSc.TSrif.10

    24.IRSc.TSrof.10

    24.IRSc.TSrif.11

    24.IRSc.TSrof.11

    24.IRSc.TSrif.12

    24.IRSc.TSrof.12

    4,96845,-45,90,90,0,-45,45,-45,45,45,-45,45,-45,0,90,90,-45,45,45,-

    45,90,90,0,90,90,-45,45

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    63/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    63

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    24.IRSw.TSrif.10

    24.IRSw.TSrof.10

    24.IRSw.TSrif.11

    24.IRSw.TSrof.11

    24.IRSw.TSrif.12

    24.IRSw.TSrof.12

    4,232 45,-45,90,90,0,-45,45,45,-45,0,90,90,-45,45,45,-45,90,90,0,90,90,-45,45

    40.TS.01 3,312 45,-45,0,0,90,0,0,-45,45,-45,45,0,0,90,0,0,45,-45

    Tabla 12: Laminados en larguero intermedio Posterior

    Los laminados estn distribuidos segn se muestra en laFigura 49:

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    64/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    64

    Figura 49: Laminados en larguero intermedio posterior

    24.IRSw.TSrif.10

    24.IRSw.TSrof.10

    24.IRSw.TSrif.11

    24.IRSw.TSrof.11

    24.IRSw.TSrif.12

    24.IRSw.TSrof.12

    24.IRSw.10

    24.IRSw.11

    Aluminio

    24.IRSc.TSrif.03

    24.IRSc.TSrof.03 24.IRSc.0124.IRSc.02

    24.IRSw.TSrif.01

    24.IRSc.TSrof.01

    24.IRSc.TSrif.02

    24.IRSc.TSrof.02

    24.IRSc.04

    24.IRSc.05

    24.IRSc.TSrif.04

    24.IRSc.TSrof.04

    24.IRSc.TSrif.05

    24.IRSc.TSrof.05

    24.IRSw.06

    24.IRSc.06

    24.IRSw.07

    24.IRSc.07

    24.IRSw.0824.IRSc.08

    24.IRSw.09

    24.IRSc.09

    24.IRSc.10

    24.IRSc.11

    24.IRSc.12

    24.IRSc.TSrif.06

    24.IRSc.TSrof.06

    24.IRSc.TSrif.07

    24.IRSc.TSrof.07

    24.IRSc.TSrif.08

    24.IRSc.TSrof.08

    24.IRSc.TSrif.09

    24.IRSc.TSrof.09

    24.IRSc.TSrif.10

    24.IRSc.TSrof.10

    24.IRSc.TSrif.11

    24.IRSc.TSrof.11

    24.IRSc.TSrif.12

    24.IRSc.TSrof.12

    40.TS.01

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    65/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    65

    2.2.2.9 Larguero posterior (Rear Spar, RS)

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    25.RSw.01

    25.RSw.02

    25.RSw.03

    25.RSw.04

    25.RSw.05

    3,68 45,-45,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,-45,45

    25.RSw.06

    25.RSw.07

    25.RSw.08

    25.RSw.09

    3,312 45,-45,90,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,-45,45

    25.RSw.10

    25.RSw.11

    25.RSw.12

    2,576 45,-45,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,-45,45

    25.RSw.TSrif.01

    25.RSw.TSrof.01

    25.RSw.TSrif.02

    25.RSw.TSrof.02

    25.RSw.TSrif.03

    25.RSw.TSrof.03

    25.RSw.TSrif.04

    25.RSw.TSrof.04

    25.RSw.TSrif.05

    25.RSw.TSrof.05

    5,33645,-45,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,-45,45,45,-

    45,90,90,0,90,90,-45,45

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    66/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    66

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    25.RSw.TSrif.07

    25.RSw.TSrof.07

    25.RSw.TSrof.08

    25.RSw.TSrif.09

    25.RSw.TSrof.09

    4.96845,-45,90,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,90,-45,45,45,-

    45,90,90,0,90,90,-45,45

    25.RSw.TSrif.11

    25.RSw.TSrof.11

    25.RSw.TSrof.12

    4.232 45,-45,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,-45,45,45,-45,90,90,0,90,90,-45,45

    40.TS.01

    Tabla 13: Laminados en larguero Posterior

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    67/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    67

    La distribucin de los laminados la podemos ver en laFigura 50:

    Figura 50: Laminados en larguero posterior

    2.2.2.10 Cubierta Superior (Upper Cover UC)

    Los laminados en la cubierta superior son los siguientes:

    DescripcinLaminado

    Espesor Orden de apilado

    12.US.00 6,63545,-45,90,90,0,0,0,-45,45,0,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,0,45,-

    45,0,0,0,90,90,-45,45

    12.US.01 5,5245,-45,90,90,0,0,0,-45,45,0,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,0,45,-

    45,0,0,0,90,90,-45,45

    12.US.02 5,15245,-45,90,90,0,0,0,-45,45,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,45,-45,0,0,0,90,90,-

    45,45

    25.RSw.01

    25.RSw.02

    25.RSw.03

    25.RSw.04

    25.RSw.05

    40.TS.01

    25.RSw.06

    25.RSw.07

    25.RSw.08

    25.RSw.09

    25.RSw.10

    25.RSw.11

    25.RSw.TSrif.01

    25.RSw.TSrof.01

    25.RSw.TSrif.02

    25.RSw.TSrof.02

    25.RSw.TSrif.03

    25.RSw.TSrof.03

    25.RSw.TSrif.04

    25.RSw.TSrof.04

    25.RSw.TSrif.05

    25.RSw.TSrof.05

    25.RSw.TSrif.07

    25.RSw.TSrof.07

    25.RSw.TSrof.08

    25.RSw.TSrif.09

    25.RSw.TSrif.11

    25.RSw.TSrof.11

    25.RSw.TSrof.12

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    68/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    68

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    12.US.03 4,78445,-45,90,90,0,0,0,-45,45,0,0,-45,45,45,-45,0,0,45,-45,0,0,0,90,90,-

    45,45

    12.US.04

    12.US.054,048 45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    12.US.06 3,312 45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    11.US.07

    12.US.08

    12.US.09

    12.US.10

    12.US.11

    2,944 45,-45,90,90,0,0,-45,45,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    12.US.12 4,048 45,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,0,45,-45,0,0,90,90,-45,45

    Tabla 14: Laminados en Cubierta superior

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    69/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    69

    Los principales laminados se muestran como estn distribuidos en laFigura 51:

    Figura 51: Laminados en cubierta superior

    Al largo de la cubierta tenemos distintos materiales en las faldillas de los largueros:

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    12.US.FSurf.01 9,2-45,45,90,90,0,45,-45,0,45,-45,-45,45,0,-45,45,0,90,90,45,-45,45,-45,90,90,0,0,0,-45,45,0,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,0,45,-45,0,0,0,90,90,-

    45,45

    12.US.FSurf.02 8,831

    -45,45,90,90,0,45,-45,0,45,-45,-45,45,0,-45,45,0,90,90,45,-45,45,-

    45,90,90,0,0,0,-45,45,0,0,-45,45,0,0,45,-45,0,0,45,-45,0,0,0,90,90,-

    45,45

    12.US.FSurf.03 8.464-45,45,90,90,0,45,-45,0,45,-45,-45,45,0,-45,45,0,90,90,45,-45,45,-

    45,90,90,0,0,0,-45,45,0,0,-45,45,45,-45,0,0,45,-45,0,0,0,90,90,-45,45

    12.US.00

    12.US.01

    12.US.02

    12.US.03

    12.US.04

    12.US.05

    12.US.06

    11.US.07

    12.US.08

    12.US.09

    12.US.10

    12.US.11

    12.US.12

  • 7/24/2019 evaluacion de tensiones normales

    70/189

    Evaluacin del flujo de tensiones normales en alas de aeronave, constituidas de material

    compuesto, mediante modelos simplificados de Resistencia de Materiales

    70

    Descripcin

    Laminado

    Espesor Orden de apilado

    12.US.IFSurf.01 7,5441-45,45,90,90,0,0,45,-45,0,45,-45,45,-45,90,90,0,0,0,-45,45,0,0,0,-

    45,45,0,0,45,-45,0,0,0,45,-45,0,0,0,90,90,-45,45

    12.US.IFSuff.01 7,544145,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,90,90,0,0,0,-45,45,0,0,0,-

    45,45,0,0,45,-45,0,0,0,45,-45,0,0,0,90,90,-45,45

    12.US.IFSuff.02 7,17645,-45,90,90,0,0,-45,45,0,-45,45,45,-45,90,90,0,0,0,-45,45,0,0,-