La Técnica al servicio de la Patria

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ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

U.P AZCAPOTZALCO U.P TICOMÁN

INGENIERIA AERONÁUTICA

PROTOCOLO:

“ANÁLISIS DEL EMPOTRE DEL TREN DE ATERRIZAJE DE LA AERONAVE UAV BUS 23”

SEMINARIO DE ACTUALIZACIÓN CON OPCIÓN A TITULACIÓN PRESENTA:

JORGE LUIS MUÑOZ BASTIDA NETSER CISNEROS ALVARADO

ASESOR:

ING. ADELAIDO I. MATIAS DOMINGUEZ

“La Técnica al servicio de la Patria”

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L EMPOTRE DEL TREN EN EL FUSELAJE UNIDAD TICOMÁN

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO EN AERONÁUTICA POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN: SEMINARIO

DEBERÁN PRESENTAR: LOS CC. PASANTES:

CISNEROS ALVARADO NETSER

MUÑoZ BASTIDA JORGE LUIS

"ANÁLISIS DEL EMPOTRE DEL TREN DE ATERRIZAJE DE LA AERONAVE UA V BUS 23"

CAPÍTULO I CAPÍTULO II

CAPÍTULO III CAPÍTULO IV

UAV'S

CARACTERÍSTICAS DEL TREN DE ATERRIZAJE PARA LA AERONAVE UA V BUS 23

ANÁLISIS DE·

CÁLCULO DE ESFUERZOS _YDEFORMACIONES EN EL EMPOTRE

CONCLUSIÓN _yRESULTADOS

México, DF., a 13 de diciembre de 2013.

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En este segmento queremos agradecer a las personas que nos permitieron obtener la base para realizar este trabajo, la asesoría de nuestro tutor el Ingeniero Adelaido I. Matías Domínguez hacia el cual tenemos un especial agradecimiento por su apoyo, tiempo y vocación hacia el Instituto Politécnico Nacional.

De igual manera a nuestros padres y madres:

José Jorge Muñoz Domínguez, Patricia Bastida Medina, Trinidad Alvarado Sotelo.

Por su incondicional apoyo, a quienes debemos este triunfo profesional.

Agradecemos también a la planta docente de ESIME TICOMAN, profesores, tutores, por la formación académica y personal que compartieron, además por engrandecer esta institución y mantenerla como una casa de estudios de prestigio.

Con el orgullo y compromiso que conlleva el fin de un ciclo pero el inicio de otro, nos queda decir en voz alta “La técnica al servicio de la patria”.

Jorge Luis Muñoz Bastida Netser Cisneros Alvarado

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2 INGENIERÍA EN AERONÁUTICA

INDÍCE

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 4

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 5

OBJETIVO GENERAL OBJETIVO ESPECÍFICO JUSTIFICACIÓN 6

ALCANCE 7

METODOLOGÍA 7

RESUMEN 8

CAPÍTULO 1: UAV´S 1.1 INTRODUCCIÓN A LOS UAV´S 9

1.1.1 CLASIFICACIÓN DE LOS UAV´S 11

1.1.2 APLICACIONES DE LOS UAV´S 13

1.2 TREN DE ATERRIZAJE 17

1.2.2 TIPOS DE TREN DE ATERRIZAJE 18

1.2.3 SELECCIÓN DEL TREN DE ATERRIZAJE 22

CAPÍTULO 2: CARACTERÍSTICAS DEL TREN DE ATERRIZAJE PARA LA AERONAVE UAV BUS 23 2.1 MATERIALES Y DIMENSIONES DE LA AERONAVE 24

2.2 DISEÑO DEL TREN DE ATERRIZAJE 26

2.2.1 DIMENSIONES DEL TREN DE ATERRIZAJE 31

2.2.2 MATERIALES DEL TREN DE ATERRIZAJE 33

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2.3 ESFUERZOS FLEXIONANTES 35

2.4 ESFUERZOS CORTANTES 37

2.5 COLUMNAS 43

CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DEL EMPOTRE DEL TREN EN EL FUSELAJE 3.1 DISEÑO DEL EMPOTRE 49

3.1.1 DIMENSIONES DEL EMPOTRE 56

3.1.2 METODOLOGÍA PARA MODELAR EL EMPOTRE 58

3.2 MATERIALES DE SUJECIÓN 58

3.2.1 TIPOS DE TORNILLOS PARA LA SUJECIÓN 61

CAPÍTULO 4: CÁLCULO DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL EMPOTRE 4.1 ANALISIS DEL TREN DE ATERRIZAJE EN SOLIDWORKS 62

4.2 FACTOR DE SEGURIDAD 77

4.3 MEMORIA DE CÁLCULO 78

RESULTADOS TREN DE NARIZ 68

RESULTADOS TREN PRINCIPAL 75

CONCLUSIONES 82

BIBLIOGRAFIA 83

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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El trabajo de investigación tiene como propósito elaborar el análisis del empotre del tren de aterrizaje para la aeronave UAV “BUS 23”, proponiendo un diseño del tren y el empotre, definiendo los materiales que se van a utilizar basándose en las regulaciones aplicables.

Las normas que regulan el diseño para un tren de aterrizaje son las FAR´s (Federal Aviation Regulations) específicamente en su parte número 23, éstas son prescritas por la (FAA) Federal Aviation Administration, quien gobierna todas las actividades de aviación en los Estados Unidos y en su parte 23 hace referencia a las normas de aeronavegabilidad para la categoría de aeronave donde califica el “BUS 23”.

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OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

OBJETIVO GENERAL

Desarrollar el análisis estructural del empotre del tren de aterrizaje de una aeronave UAV.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Definir los puntos donde se genera mayor esfuerzo en el tren de aterrizaje de la aeronave bajo las condiciones críticas de aterrizaje, además de los materiales para calcular su resistencia.

Realizar un modelo de la sujeción del tren de aterrizaje en el fuselaje, para especificar el tipo de tornillos o remaches para elegir el más adecuado.

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JUSTIFICACIÓN

La aeronave UAV “BUS 23” es un proyecto único del Instituto Politécnico Nacional, la importancia del estudio para proponer un diseño del tren de aterrizaje hace que este proyecto de titulación sea de gran alcance, basándose en los cálculos previos en la Unidad Profesional Esime Ticomán, serán estudiados los efectos de esfuerzos cortantes, esfuerzos flexionantes, para determinar el diseño adecuado del tren de aterrizaje para la aeronave UAV “BUS 23”. El tren de aterrizaje nos permite la estabilidad en tierra y durante el taxeo, nos ayuda a disminuir el impacto durante el aterrizaje y nos facilita el despegue disminuyendo la fricción por medio de los neumáticos.

El tren de aterrizaje es de vital importancia ya que además de recibir esfuerzos al despegue y al aterrizaje, debe de estar diseñado para poder soportar las cargas y fuerzas en una sola rueda y en las diferentes condiciones en que se realice el aterrizaje, como viento cruzado o pista húmeda.

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ALCANCE

Obtener los resultados de los cálculos de esfuerzos, así como los diseños y diagramas del empotre, para poder aportar al diseño y manufactura del tren de aterrizaje de la aeronave UAV “BUS 23” especificando los materiales y dimensiones del empotre. Los cálculos se harán teórico y numérico. En este trabajo solo se realizara un análisis estático para una aeronave de baja velocidad.

METODOLOGÍA

Como punto de partida se tomaran las medidas de la aeronave UAV “BUS 23” para diseñar el tren de aterrizaje más adecuado, se diseñara en base a las medidas se la aeronave y se elaborara en un programa CAD.

Una vez teniendo el diseño y las medidas adecuadas del tren de aterrizaje, se sugerirán los materiales de los cuales estará hecho.

Se le aplicaran pruebas en un programa de análisis estructuraL (SOLIDWORKS), todo quedara reflejado de manera teórica y numérica.

Finalmente se determinara el margen de seguridad y se anotaran las conclusiones.

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RESUMEN:

En el presente trabajo llevará a cabo el cálculo del empotre del tren de aterrizaje del Avión no tripulado “BUS 23”, fundamentado bajo los requerimientos establecidos en las normas FAR específicamente en su parte 23.

Procedimiento a seguir, los procesos y software que serán utilizados, para proponer un diseño adecuado para el tren de aterrizaje:

Inicialmente en el análisis dimensionamiento de la geometría, posteriormente se realizará una evaluación analítica de la misma para poder proyectarla a un modelado en 3D con el software Solidworks y Catia V5.

La estrategia usada será basarse en el FAR parte 23 de la FAA, después será desarrollado un modelo computacional de la geometría del empotre, con el software Solidworks y Ansys, en este estudio obteniendo los resultados para comprobar que el diseño propuesto cumple con los requerimientos establecidos en las normas FAR parte 23, para en el futuro ser certificado por la Autoridad Mexicana DGAC, permitiendo utilizar el espacio aéreo de nuestro país.

Dentro de los procesos de nuestro diseño se desarrollara un análisis de las características de los materiales y elementos de sujeción del empotre del tren de aterrizaje.

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CAPÍTULO 1: UAV´S

1.1 INTRODUCCION A LOS UAV´S

Los aviones no tripulados están tomando un papel muy importante en la historia de la aviación. Han estado comprobando que hay tareas que pueden ser mejor hechas con UAVs. Durante la última década los Sistemas Aéreos No Tripulados (UAS por sus siglas en inglés) se han convertido en el arma elegida contra el terrorismo.

Desde el 2005 ha habido un incremento del 1,200% en patrullajes aéreos de combate por UAVs. Ya hay más horas voladas por UAS Estadounidenses que por aviones tripulados y hay más pilotos siendo entrenados para volar aviones no tripulados que para sus equivalentes tripulados.

Los aviones no tripulados vienen en muchos diseños y tamaños. Aunque los Predators y los Reapers se llevan mayoría de la atención, solamente son parte de una grande y diversa flota de Vehículos Aéreos No Tripulados (también llamados VANT o UAVs en inglés). Lo que tienen en común es que ofrecen una nueva dimensión en inteligencia, reconocimiento y vigilancia – el saber dónde está el enemigo y qué está haciendo.

Algunos son aviones grandes como el RQ-4A Global Hawk, un avión espía con turbina de jet para todo clima equipado con un avanzado radar de apertura sintética, que cuesta más que un F-18 de combate, que puede explorar 53,000 millas cuadradas de tierra en un día y ha volado de Estados Unidos a Australia sin recargar gasolina. Algunos son micro- o inclusive (en el futuro cercano) vehículos de tamaño nano, que pueden imitar a un pájaro o insecto, arrastrándose dentro de una casa o posando en una ventana para mandar información de regreso. Entre estos vehículos existe una superabundancia de aviones, desde aviones pequeños lanzados a mano diseñados para mostrarles a soldados qué está pasando detrás de la siguiente colina a aviones medianos lanzados de una catapulta, como el RQ-7B Shadow que probablemente ha cubierto más tierra y visto más combate que cualquier otro avión no tripulado.

El Plan de Vuelo de los UAS asume que la siguiente generación de aviones no tripulados tendrá inteligencia artificial dándoles un alto grado de autonomía operacional incluyendo, si las preguntas legales y éticas son resueltas, la habilidad de disparar para matar.

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Cuando recién emergieron los Sistemas Aéreos No Tripulados, la sabiduría aceptada era que serían más útiles haciendo tareas consideradas aburridas, sucias, peligrosas, difíciles, o diferentes. Incluidas en las categorías de aburridas y difíciles estaban las misiones de vigilancia que requieren tiempo y cierto grado de persistencia que los equipos de aviones tripulados no pueden proveer. Una tarea sucia típica del UAS sería volar para observar o tomar muestras después de un ataque químico o biológico. Las misiones demasiado peligrosas para aviones tripulados incluyen todo desde el sondeo de defensas aéreas enemigas hasta hacer vigilancia sobre un territorio dónde un piloto derribado pudiera ser usado como rehén. En la categoría de diferente hay una multitud de misiones de reconocimiento táctico que aviones no tripulados pequeños pueden lograr que están fuera del alcance de aviones tripulados.

Los UAS también pueden volar por mucho mayor tiempo que los aviones convencionales. Para misiones contra terrorismo o contra insurgentes los aviones no tripulados pueden ser utilizados más fácilmente porque mayoría del equipo requerido para apoyarlos está lejos de la zona de conflicto. Entrenar controladores de UAS, inclusive los que no tienen nada de experiencia de volar, cuesta menos de un décimo de lo que cuesta entrenar a un piloto de combate. Los avances en materiales compuestos y en aviónica le permiten a los aviones no tripulados ejercer más fuerzas G, especialmente en aceleración extrema lateral, que serían demasiado para que lo soportara un piloto.

Para reducir la cantidad de trabajo para pilotos, los UAS grandes ya pueden despegar y aterrizar automáticamente. Pueden volar sin ayuda al área del objetivo y monitorear mucho de lo que está pasando en tierra sin ayuda de sus controladores. Hoy en día cada avión no tripulado tiene su piloto. Sin embargo la fuerza aérea estadounidense planea tener un solo piloto operando hasta cuatro aviones no tripulados al mismo tiempo. El objetivo es ir mucho más lejos con UAS altamente autónomos programados para tomar decisiones críticas de la misión cuando están volando en grupos grandes para abrumar las defensas aéreas del enemigo. Hasta puede que sea posible, de acuerdo a los visionarios militares, de darles a los UAV una forma de razonamiento ético usando inteligencia artificial. El UAS tendrá más tiempo para evaluar la situación con precisión, no estará cansado por estar volando tanto tiempo y será menos afectado por la adrenalina de combate.

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1.1.1 CLASIFICACION DE LOS UAV´S

¿Qué es un UAV?

Un vehículo aéreo no tripulado (por sus siglas UAV: Unmanned Aerial Vehicle), es un vehículo aéreo en el cual no va un piloto humano. Esto incluye a dos tipos distintos de vehículos aéreos: los vehículos aéreos de radiocontrol y los vehículos aéreos autónomos, capaces de volar sin necesidad de control humano.

Como otros muchos avances tecnológicos, los UAV se desarrollaron como instrumentos de uso militar entre la primera y segunda guerra mundial. Los primeros fueron diseñados en el periodo entre las dos guerras mundiales y fueron utilizados para entrenar a los operarios de los cañones antiaéreos. No es, sin embargo, hasta finales del siglo XX cuando éstos no empiezan a tener la característica de autonomía (Fig1).

Hasta hace relativamente poco tiempo los UAV se utilizaban con fines militares, realizando tareas de soporte de comunicaciones, vigilancia, reconocimiento de áreas, etc.

Sin embargo, el abaratamiento de las tecnologías necesarias, ha facilitado que se pase al uso civil. Las aplicaciones que se están investigando son variadas, tales como vigilancia de fronteras y detección de incendios.

Figura 1. Evolución de las aeronaves

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Los UAV se pueden clasificar:

Por tipo de misión

 Reconocimiento, observación (aquí cabe desde control de fronteras a tráfico marítimo o vigilancia de carreteras, reconocimiento estratégico, fotografía aérea)

 Blancos Aéreos

 Combate

 Investigación

 Salvamento

 Anti incendios

 Transporte

Por origen de la misión

 Civil (aún en estudio)

 Militar

Por tamaño

 Grandes

 Medianos

 Pequeños

 Micro UAV

Por su motor

 Alternativo

 Turbinas (turbofanes, turbohélices, turboejes, etc)

 Eléctricos (solares, pila de combustible, pila de hidrógeno…) Por el tipo de control

 Autónomo y Adaptativo: El UAV está totalmente gobernado por sus sistemas de abordo, sin intervención del operador en tierra. El UAV tiene la capacidad de re-planificar su vuelo en función de los cambios producidos en su entorno.

El UAV puede interactuar con otros UAVs (de su tipo o no) – toma decisiones solo.

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 Monitorizado: El UAV opera de forma autónoma. Un operador controla la retroalimentación del UAV. El operador no puede controlar el UAV (no controla sus mandos), pero puede tomar decisiones por él.

 Supervisado: El UAV realiza unas pocas operaciones de forma autónoma. El control recae en su gran mayoría sobre el operador.

 Autónomo-no adaptativo (o preprogramado): El UAV obedece a una rutina pre-programada, y no tiene la capacidad de cambiar esa rutina para adaptarla a los cambios externos.

 Mando directo por un operador(R/C): El UAV responde directamente a los mandos de un operador.

1.1.2 APLICACIONES DE LOS UAV´S MILITARES:

* Vigilancia de posiciones enemigas

* Vigilancia de fronteras (Fig.3)

* Vigilancia de costas

* Reconocimiento de blancos

* Reconocimiento y adquisición de objetivos (Fig.2)

* Control de fuego propio sobre el enemigo (corrección de línea de tiro)

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Figura2. Pointer UAV en el campo de batalla, AeroVironement Inc (2006).

Figura3. X46, SPG Media Limited (2006).

CIVILES:

* Control del entorno ecológico

* Rescate de náufragos

* Detección y control de incendios

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* Detección de bancos de pesca

* Control de cosechas

* Control de tráfico de carreteras

Figura 4.UAV en aplicación civil

Figura 5. UAV en aplicación civil ii

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Además de las aplicaciones anteriormente comentadas, se está abriendo cada día más el abanico de aplicaciones de estos nuevos vehículos en el campo militar y que ni si quiera se hubieran pensado hace una década. Se están creando, por ejemplo, vehículos no tripulados que simulen la firma en el radar de determinados aviones de combate. De esta manera se puede confundir al enemigo en la dirección del ataque.

Otra de las aplicaciones que tiene posibilidades de llevarse a la práctica es la de detección de radares. Los UAVs tienen la capacidad de permanecer largo tiempo en vuelo de espera, buscando radares enemigos. Cuando alguno de ellos se conecte, el UAV lo detectaría y, o bien enviaría una señal al puesto de mando indicando su posición, o bien sería el propio UAV el que se convertiría en un misil antirradar (Fig. 4).

Otra de las aplicaciones que tiene posibilidades de llevarse a la práctica es la detección de radares. Los UAVs tienen la capacidad de permanecer largo tiempo en vuelo de espera, buscando radares enemigos. Cuando alguno de ellos se conecte, el UAV lo detectaría y, o bien enviaría una señal al puesto de mando indicando su posición, o bien sería el propio UAV el que se convertiría en un misil antirradar (Fig. 5).

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1.2 TREN DE ATERRIZAJE

Durante el aterrizaje, el tren debe absorber la energía cinética producida por el impacto. La cubierta es el primer elemento que absorbe tal impacto, pero no es suficiente; así el tren de aterrizaje debe poseer un sistema de amortiguación para poder disminuir el impacto.

La velocidad de descenso de un avión en el aterrizaje, en el momento de impacto con el suelo, es decisiva para la absorción de trabajo de los amortiguadores.

La expresión “energía de descenso” se emplea frecuentemente y es la energía cinética arbitrariamente asociada con la velocidad vertical. El sistema debe absorber la energía cinética.

El peso total del avión, su distribución sobre las ruedas principales y la proa ó popa, la velocidad vertical de aterrizaje, la cantidad de unidades de ruedas, las dimensiones y presión de las cubiertas y otros, son los factores que influyen sobre la amortiguación del choque y ésta debe ser tal que la estructura del avión no esté expuesta a fuerzas excesivas.

Entonces, la función del amortiguador del tren de aterrizaje es reducir la velocidad vertical del avión a cero, en tal forma que la reacción del suelo nunca exceda de un cierto valor, generalmente un múltiplo del peso del avión, en el aterrizaje.

Otra de las finalidades es permitir al avión que se desplace sobre tierra, tanto en carrera de despegue, aterrizaje, y trasladarse de un lugar a otro llamado comúnmente (TAXI) y para poder estar posado sobre tierra.

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1.2.2 TIPOS DE TREN DE ATERRIZAJE

Los trenes de aterrizaje de los aviones pueden ser clasificados en:

1) Trenes fijos.

Los trenes fijos son los que, durante el vuelo se encuentran permanentemente expuestos a la corriente de aire. Se usan solamente en aviones pequeños, de baja velocidad donde el aumento de peso por agregado de un sistema de retracción influirá desfavorablemente sobre el peso total y la ganancia en velocidad no mejoraría mucho las performances (Fig. 6).

Figura 6. Tren de Aterrizaje Fijo 2) Tren de Aterrizaje Tipo Tándem

Se caracterizan por utilizar varios ejes de ruedas uno detrás del otro, y son utilizados en aviones muy grandes para soportar el gran peso de éstas aeronaves; como ejemplo tenemos el tren de aterrizaje del Antonov An-225 Mryia, que es el avión más grande actualmente y está compuesto de 7 pares de llantas a cada lado más dos trenes de aterrizaje frontales con 2 llantas cada uno (Fig. 7).

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Figura 7. Tren de Aterrizaje Tandem

Existen dos disposiciones de tren de aterrizaje a saber:

3) Tren Convencional

El tren Convencional: está constituido por dos montantes de aterrizaje debajo del ala o del fuselaje a la altura del ala y una rueda o patín de cola (Fig. 8) Este tipo de tren de aterrizaje posee varios inconvenientes que son:

 No permite buena visibilidad del piloto.

 Para decolar o despegar el empenaje tiene que producir una cierta sustentación para que el avión quede en posición horizontal o sea la rueda de cola en el aire.

 Cuando el avión aterriza se puede correr el riesgo que un mal frenado puede hacer capotar o darse vuelta. Entonces cuando aterriza lo hace en dos puntos o sea que tocan los dos montantes delanteros.

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Figura 8. Tren de Aterrizaje Convencional 4) Tren Triciclo

El sistema tipo triciclo tiene una rueda enfrente, llamada rueda frontal o de nariz y dos o más ruedas principales ubicadas ligeramente atrás del centro de gravedad del avión. Debido a la facilidad de operación en tierra, ésta configuración es la más utilizada (Fig. 9).

Con ésta configuración se facilitan las maniobras ya que se tiene mayor visibilidad ya que la nariz del avión está nivelada y en los aterrizajes con viento cruzado se puede controlar el avión más fácilmente.

En algunas ocasiones el tren de aterrizaje frontal tiene dos o más ruedas y el principal puede tener de dos ruedas en adelante, ya que es el que soporta grandes fuerzas en el momento del aterrizaje.

A su vez existen variantes a los dos anteriores que puede ser denominado como tren multiciclo o biciclo.

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Figura 9. Tren de Aterrizaje Triciclo

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1.2.3 SELECCION DEL TREN DE ATERRIZAJE

El tren de aterrizaje fue diseñado para una configuración tipo triciclo (tren de nariz y tren principal) y la distribución porcentual de peso del 20% y 80% respectivamente.

Es un tren de aterrizaje fijo construido en material de acero 1070 de diámetros 4 milímetros para tren de nariz y 5 milímetros para tren principal, la altura que le brinda la aeronave la configuración ensamblada total del tren es de aproximadamente 60 centímetros. El perfil geométrico de ambos trenes le brinda amortiguación natural al momento de sentar trenes en tierra. El Tren de aterrizaje está anclado al fuselaje por lo que hace parte de esa sección completa de ensamble.

SISTEMAS DE AMORTIGUACIÓN

El sistema de amortiguación más elemental, está constituido por el conjunto de cordones elásticos llamados comúnmente SANDOW o SPRING (monomotores pequeños).

El movimiento de las patas de tren hace estirar este elástico produciéndose el efecto de amortiguación.

Figura 10. Tren tipo spring

En la Figura 10 se muestra un tren tipo “Spring” (Resorte) en la tres condiciones de trabajo.

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La siguiente figura muestra la sujeción del tren tipo Resorte al fuselaje (Fig. 11).

Figura 11.

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CAPÍTULO 2: CARACTERÍSTICAS DEL TREN DE ATERRIZAJE PARA LA AERONAVE UAV BUS 23

2.1 MATERIALES Y DIMENSIONES DE LA AERONAVE MATERIALES DE LA AERONAVE

La aeronave UAV BUS 23 se planea manufacturase con materiales compuestos como fibra de vidrio S-GLASS y E-GLASS y la estructura será de madera, la piel del avión será de fibra de vidrio y la estructura se realizará de madera.

MATERIAL E-GLASS S-GLASS

DENSIDAD (g/cm3) 2.55 2.49

ESFUERZO DE TENSIÓN (MPa)

3100-3800 4750

MÓDULO DE YOUNG (GPa)

80 89

COEFICIENTE DE EXPANSIÓN TÉRMICA

4.9x-6.0 10^-6/C 2.9x-6.0 10^-6/C

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DIMENSIONES DE LA AERONAVE

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2.2 DISEÑO DEL TREN DE ATERRIZAJE

El diseño de un tren moderno involucra problemas técnicos de primer orden. Debe ser liviano y a la vez robusto, de construcción sencilla, de fácil mantenimiento y de producción económica. El peso de la estructura del tren no debe ser mayor del 6% del peso total del avión y del 4,5% en los aviones sin hélice. Su volumen debe ser mínimo. El dispositivo de absorción de la energía o sistema de amortiguación debe ser tal, que el impacto de los choques fuertes no sea transmitido al resto del avión.

Debe tener buenas características en su estabilidad direccional, controlable en tierra a altas velocidades, tanto en el despegue como en el aterrizaje, con o sin viento y permitir virajes en tierra de radio reducido (Fig.12 – Fig.13).

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Fig. 12 Tren de aterrizaje principal

(30)

Fig. 13 Tren de nariz

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Fig.14 Estructura de la aeronave Parte 1

Fig. 15 Tren de aterrizaje ensamblado en la estructura

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Fig. 16 Vista de frente de la aeronave con el tren ensamblado

La figura 14, nos muestran la estructura de la aeronave, y el tren de aterrizaje ensamblado se ve reflejado en las figuras 15 y 16.

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2.2.1 DIMENSIONES DEL TREN DE ATERRIZAJE

Escala 1:5 acotado en mm.

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DIMENSIONES DEL NEUMATICO

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2.2.2 MATERIALES DEL TREN DE ATERRIZAJE ACERO 1035

Aceros de medio % de carbono (desde SAE 1035 a 1053)

Estos aceros son seleccionados en usos donde se necesitan propiedades mecánicas más elevadas y frecuentemente llevan tratamiento térmico de endurecimiento.

Se utilizan en amplia variedad de piezas sometidas a cargas dinámicas. El contenido de C y Mn, depende de una serie de factores. Por ejemplo, cuando se desea incrementar las propiedades mecánicas, la sección o la templabilidad, normalmente se incrementa el % de C, de Mn o de ambos.

Los de menor % de carbono se utilizan para piezas deformadas en frío, aunque los estampados se encuentran limitados a plaqueados o doblados suaves, y generalmente llevan un recocido o normalizado previo.

Todos estos aceros se pueden aplicar para fabricar piezas forjadas y su selección depende del tamaño y propiedades mecánicas después del tratamiento térmico. Los de mayor % de C, deben ser normalizados después de forjados para mejorar su maquinabilidad.

Son también ampliamente usados para piezas maquinadas, partiendo de barras laminadas. Dependiendo del nivel de propiedades necesarias, pueden ser o no tratadas térmicamente.

Pueden soldarse pero deben tenerse precauciones especiales para evitar fisuras debido al rápido calentamiento y enfriamiento.

Propiedades Fiscas de los Aceros S.A.E.

Acero S.A.E.

Nº

Estado

Tratamiento Térmico Propiedades Físicas

Calentado a ºC

Enfriando en

Revenido a ºC

Límite de Rotura Kg/mm²

Límite de Fluencia

Kg/mm²

Alarga- miento

%

Estricción

%

Nº de dureza Brinell

1030 LC 53 33 26 50 168

1030 EF 60 49 19 50 180

1030 TT 870 Agua 480 63 45 26 56 185

1035 LC 58 34 25 51 174

1035 TT 840 Agua 700 60 35 34 68 174

430 74 53 23 52 212

1035 TT 840 Aceite 700 58 36 26 63 173

430 68 46 19 48 197

1040 LC 63 38 24 41 187

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1040 EF 64 53 18 46 195

1040 TT 840 Agua 700 64 39 31 64 186

430 79 58 19 49 230

Propiedades Mecánicas del acero SAE 1035

Propiedades

Condiciones

T (°C) Tratamiento

Densidad (×1000 kg/m³) 7.7-8.03 25

Coeficiente de Poisson 0.27-0.30 25

Módulo de Elasticidad (GPa) 190-210 25

Resistencia a la Tracción (Mpa) 485

25

Limite elástico (Mpa) 415

Elongación (%) 10

Reducción de Área (%) 30

Dureza (HB) 143 25

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2.3 ESFUERZOS FLEXIONANTES

En las vigas la flexión genera momentos internos; en un diagrama de momentos flectores internos, un momento positivo significa que en su sección transversal, la fibra inferior al eje neutro (que coincide con el eje centroidal) está sometido a esfuerzos normales de tensión, y la fibra superior al eje neutro estará sometido a esfuerzos normales de compresión.

Sin embargo, estos esfuerzos no se distribuyen en forma constante, como en los esfuerzos normales directos, sino que tienen una distribución variable, a partir del eje neutro hasta las fibras extremas. Se puede deducir como es el comportamiento de la sección transversal cuando el momento flector interno es negativo, y de igual manera, que en el eje neutro, los esfuerzos normales son nulos, y máximos para cada caso en las fibras extremas.

Para un momento flector interno (M), y una sección transversal de la viga cuya rigidez está cuantificada con el momento de inercia (I), y una distancia desde el eje neutro hasta las fibras extremas, inclusive sin llegar a los extremos, (Y),

Momento flector:

Es la suma algebraica de los momentos producidos por todas las fuerzas externas a un mismo lado de la sección respecto a un punto de dicha sección.

El momento flector es positivo cuando considerada la sección a la izquierda tiene una rotación en sentido horario, como se muestra en la Fig.17

Propiedades

Condiciones

T (°C) Tratamiento

Expansión Térmica (10^-6/ºC) 14.8 20-700 more

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Fig. 17

Se denomina momento flector (o también "flexor"), o momento de flexión, un momento de fuerza resultante de una distribución de tensiones sobre una sección transversal de un prisma mecánico flexionado o una placa que es perpendicular al eje longitudinal a lo largo del que se produce la flexión.

Es una solicitación típica en vigas y pilares y también en losas ya que todos estos elementos suelen deformarse predominantemente por flexión. El momento flector puede aparecer cuando se someten estos elementos a la acción un momento(torque) o también de fuerzas puntuales o distribuidas.

Diagrama de momento flector.

Para elementos lineales perpendiculares tipo barra, el momento flector se define como una función a lo largo del eje neutro del elemento, donde "x" representa la longitud a lo largo de dicho eje. El momento flector así definido, dadas las condiciones de equilibrio, coincide con la resultante de fuerzas de todas las fuerzas situadas a uno de los dos lados de la sección en equilibrio en la que pretendemos calcular el momento flector.

Debido a que un elemento puede estar sujeto a varias fuerzas, cargas distribuidas y momentos, el diagrama de momento flector varía a lo largo del mismo. Asimismo las cargas estarán completadas en secciones y divididas por tramos de secciones.

En una pieza de plano medio, si se conoce el desplazamiento vertical del eje baricéntrico sobre dicho plano el momento flector puede calcularse a partir de la ecuación de la curva elástica:

(39)

(1)

Es el desplazamiento vertical o desplazamiento de la curva elástica.

es el módulo de Young del material de la viga.

es el segundo momento de área de la sección transversal de la viga.

2.4 ESFUERZOS CORTANTES

El esfuerzo de corte o esfuerzo cortante considera un área paralela o tangencial a la dirección de la fuerza aplicada, y aparece siempre que las fuerzas aplicadas obliguen a una sección del material que va a desplazarse o deslizarse sobre la sección adyacente; es por eso que sirve de mucho visualizar que la pieza está fallando, para poder encontrar la o las áreas, pues en ocasiones y a diferencia del esfuerzo normal aparece no sólo una, sino “n” áreas por considerar en la ecuación, como por ejemplo, en el esfuerzo cortante doble que se explica más adelante.

En realidad, la distribución de esfuerzo cortante sobre un área no es uniforme en ningún caso, y el resultado de la ecuación Ƭ = V/A (en donde se utiliza V para la fuerza cortante, en vez de P que representa fuerza axial) es solamente un promedio de esfuerzo cortante. Se puede ilustrar el esfuerzo cortante simple, que tiene sólo un área por considerar, con la figura siguiente de dos placas unidas por un perno en donde la sección de falla es el área transversal de dicho perno (Fig. 18).

(40)

Fig. 18 Esfuerzo Cortante Simple en un Perno.

Además se puede ejemplificar también el esfuerzo cortante simple con la figura 19, la cual representa dos placas unidas con pegamento, con diferente área de falla que la figura. Esto sirve para explicar la importancia de visualizar la posible sección que debe desplazarse adyacente a otra, que es el área que

Se va a considerar en la fórmula Ƭ = V/A. Aunque en este caso se considera un esfuerzo cortante, proveniente de una carga aplicada directamente, podría generarse también de forma indirecta por la acción de flexión o torsión, como se verá más adelante.

Fig.19

(41)

Esfuerzo Cortante Simple.

Ahora se estudia la figura 19.1, en donde los soportes se consideran rígidos (sin deformación) y la carga P es lo suficientemente grande para que el material se deforme y falle como se indica.

Fig.19.1

Al visualizar la falla del elemento en la anterior, es evidente que el área de falla es paralela a la fuerza aplicada, por lo que es un esfuerzo cortante, pero en la ecuación característica del esfuerzo se hace la modificación en cuanto al número de áreas consideradas, que en este caso son dos, por lo que la ecuación de esfuerzo tangencial (σ = P/A) se convierte en una de esfuerzo cortante (Ƭ = V/2A), donde A es el área transversal de la pieza que falló y se toma dos veces por el número de áreas, que se deslizan sobre otra adyacente a ella. A este tipo de esfuerzo cortante se le llama cortante doble.

La distribución del esfuerzo concentrado debido a una carga puntual va disminuyendo, hasta llegar a ser constante, como se ilustra en la figura siguiente (Fig. 20):

(42)

Fig. 20 Concentración de esfuerzos por carga puntual

Por otro lado, se puede ilustrar, además, el factor de magnificación para esfuerzos concentrados causados por discontinuidades en la forma de una barra, como es el caso de agujeros, ranuras u otros defectos que se presenten. Dicho factor que está íntimamente relacionado a la forma de dicho agujero, y el valor del esfuerzo máximo se presenta en los bordes del mismo, y disminuye hasta llegar a ser constante en los extremos de la barra, como se ilustra en la figura 21. Para encontrar el factor se utiliza la fórmula k = (2a/b) + 1, son a y b las dimensiones del agujero, como en la figura 21, inciso (b):

Fig.21

(43)

Concentración de esfuerzos por discontinuidad.

Esfuerzos y cargas permisibles

Para garantizar el criterio de seguridad, es necesario escoger un esfuerzo límite que sea menor al esfuerzo que pueda soportar plenamente el elemento; dicho esfuerzo es llamado esfuerzo permisible, admisible o de trabajo, que en realidad es el esfuerzo con el cual se diseña la estructura. Esto se hace con el objetivo de dejar previsto cierto margen de error, para que el elemento no falle cuando esté trabajando o por la incertidumbre en el cálculo de las características del elemento estructural, como podría ser que la carga, a la cual se diseña el elemento se incremente por razones imprevistas, como las que pudieran aparecer en el ensamblaje de la pieza, vibraciones o cargas externas accidentales, etc., que aumentarán la carga en el elemento y, por lo tanto, se disminuiría su capacidad de soporte.

Como se ha mencionado, la resistencia de materiales es fundamental para diseñar piezas o estructuras que van a soportar o a transmitir cargas. El diseño de dichas estructuras es lograr encontrar las características y dimensiones óptimas que satisfagan dos criterios fundamentales: seguridad y economía. Antes de continuar, se debe tener muy claro que, aunque comúnmente se piense que son sinónimos, el término falla y fractura son distintos. En el estudio de resistencia de materiales, se dice que ocurre una falla cuando el elemento ya no puede realizar satisfactoriamente la función para la que fue diseñado, ya sea porque se deformó demasiado o por diversas causas, incluso hasta llegar a su fractura, que es el rompimiento del material.

(44)

Otra forma para trabajar con el criterio de seguridad es utilizar el criterio de carga permisible, que está íntimamente relacionado con el concepto de esfuerzo permisible, pues su definición proviene de la misma ecuación de esfuerzo, así:

σ permisible = Carga permisible / Área por lo que despeja:

Carga permisible = (σ permisible)(Área)

Cualquiera de los dos conceptos es adecuado para su uso, aunque se utiliza más el concepto de esfuerzo permisible, pues es común e independiente del área o cantidad de material que se necesite.

El factor de seguridad se aplica para cumplir con el criterio de seguridad al momento de diseñar la estructura, y tiene por objeto disminuir en cierta medida el esfuerzo último o esfuerzo total al que falla el elemento para trabajar con un esfuerzo menor, es decir, con el esfuerzo permisible o de trabajo.

Este factor se determina por medio de ensayos experimentales del material y se selecciona con base en la experiencia del diseñador, tomando muy en cuenta probabilidades de cargas accidentales, imperfecciones del material, etc., y no es otra cosa que la razón que existe entre la resistencia verdadera del material o esfuerzo último, y la resistencia requerida o esfuerzo permisible. Regularmente el factor de seguridad se especifica en códigos, según el material que se está trabajando y la condición de cargas.

(45)

2.5 COLUMNAS

Una columna es un elemento cargado axialmente, sometido a compresión, el cual tiene su sección transversal muy pequeña comparada con su longitud, por lo que al aplicársele una carga, fallara primero por pandeo, antes que por aplastamiento.

Las cargas que puede soportar una columna pueden ser concéntricas, cuando se aplican sobre su centroide, o excéntricas, cuando se aplican a cierta distancia de su eje centroidal como se muestra en la Fig.22

Fig.22

Cuando se incrementa la longitud de una columna, disminuye su capacidad de soportar carga. Cuando la excentricidad es pequeña y la columna es corta, la flexión lateral es despreciable, comparada con el efecto de la compresión; por el contrario al aumentar la longitud, una pequeña excentricidad puede producir un gran esfuerzo de flexión.

(46)

Las columnas se pueden clasificar en: a) cortas, las cuales simplemente se aplastan o comprimen y el esfuerzo se determina por la ecuación. b) intermedias y c) largas, para las cuales existen ecuaciones para analizarlas.

Carga critica

La deformación de la columna varía según ciertas magnitudes de cargas para valores de P bajos se acorta la columna, al aumentar la magnitud cesa el acortamiento y aparece la deflexión lateral.

Existe una carga límite que separa estos dos tipos de configuraciones y se conoce como carga crítica Pcr . (Fig.23)

Fig.23

(47)

Supongamos que un elemento recto vertical sometido una carga H, esta carga produce una deflexión (véase Figura 23). Si se aplica una fuerza vertical P que va aumentado y se disminuye el valor de H, de tal forma que la deflexión sea la misma al caso de la Figura 24, el valor de Pcr es la carga necesaria para mantener la columna deformada sin empuje lateral H. Para valores mayores a la carga crítica aumentan la deflexión hasta que falla por pandeo, limitando la capacidad de la columna.

Fig.24

Los factores que influyen la magnitud de la carga crítica son la longitud de la columna, las condiciones de los extremos y la sección transversal de la columna.

Estos factores se conjugan en la relación de esbeltez o coefic

(48)

ente de esbeltez el cual es el parámetro que mide la resistencia de la columna. De esta forma para aumentar la resistencia de la columna se debe buscar la sección que tenga el radio de giro más grande posible, o una longitud que sea menor, ya que de ambas formas se reduce la esbeltez y aumenta el esfuerzo crítico

kL /r

min (2)

Donde:

k= Coeficiente relacionado con el tipo de apoyo.

L= Longitud de la columna.

rmin= Radio de firo mínimo de la sección.

Excentricidad.

Cuando la carga no se aplica directamente en el centroide de la columna, se dice que la carga es excéntrica genera un momento adicional que disminuye la resistencia del elemento, de igual forma, al aparecer un momento en los extremos de la columna debido a varios factores, hace que la carga no actúe en el centroide de la columna. Esta relación del momento respecto a la carga axial se puede expresar en unidades de distancia según la propiedad del momento, la distancia se denomina excentricidad. Cuando la excentricidad es pequeña la flexión es despreciable y cuando la excentricidad es grande aumenta los efectos de flexión sobre la columna. (Fig.25)

e= M / P

(3)

(49)

Donde:

e= Excentricidad.

M= Momento extremo.

P=Carga axial.

Fig.25 Las columnas de Euler.

Las columnas se definen como miembros que transmiten cargas axiales de compresión. Las columnas, por lo común, fallan por pandeo, que es una forma de inestabilidad. El modelo conceptual es el de un miembro perfectamente recto, y cargado en el centro sin, sin cargas laterales ni momentos flexionantes.

Nosotros seguiremos el análisis original de Euler. La figura 26 muestra el eje estructural de un miembro movido de su original posición recta mediante un pequeño desplazamiento (esta muy ampliado).

(50)

Fig.26

El problema matemático consiste en encontrar la carga axial “crítica” a la cual la columna permanecerá en equilibrio estático en la posición desplazada. La solución del problema determinará también la forma de la curva de la deflexión.

En la configuración desplazada, la presencia de la carga axial P produce momentos flexionantes de magnitud PH. Estos momentos ocasionan desplazamientos de flexión. Postulamos que, para una carga crítica Per, los momentos serán tales que la columna permanecerá en la posición desplazada (establece en forma neutra).

En esta condición, la columna no puede soportar, estáticamente una carga adicional; se flexionará indefinidamente.

𝑷𝒄𝒓 =

^𝑪𝝅^𝟐^𝑬𝑰

𝑳^𝟐

(4)

(51)

CAPÍTULO 3: ANÁLISIS DEL EMPOTRE DEL TREN EN EL FUSELAJE 3.1 DISEÑO DEL EMPOTRE

Para el diseño del empotre se muestra la figura 27, donde se aprecia el diseño del tren de aterrizaje empotrado en la estructura.

Fig. 27 Tren de aterriaje visto de frente

(52)

Los barrenos que se proponen para el empotre del tren de nariz (Fig. 29) y del tren principal (Fig. 30) son de 6.25 mm al igual que los de placa que se utilizara en el empotre (Fig. 28)

Fig. 28 Placa para el refuerzo del empotre

(53)

Fig. 29 Barrenos del tren principal

(54)

Fig. 30 .Barrenos del tren de Nariz

(55)

Fig. 31 Tren ensamblado con la placa de refuerzo

El empotre de la aeronave se puede observar con la placa acoplada en las figuras 31 y 32, al igual se puede apreciar el tren de nariz acoplado (Fig.34-35) y el tren principal (Fig. 33) así como las dimensiones del tren de nariz y del tren principal se pueden observar en la figuras 36, 37 y 38.

Fig. 32 Tren principal ensamblado

(56)

Fig. 33 Ensamble de tren principal

Fig 34. Tren de nariz

(57)

Fig. 35 Empotre del tren de nariz

(58)

3.1.1 DIMENSIONES DEL EMPOTRE

Fig. 36 Dimensiones de la Placa y los barrenos

(59)

Fig. 37 Dimensiones del empotren en el Tren Principal

Fig. 38 Dimensiones del empotre del Tren de Nariz

(60)

3.1.2 METODOLOGÍA PARA MODELAR EL EMPOTRE

Primero se hizo el diseño de la estructura de la aeronave y del tren de aterrizaje en CATIA V5, se adaptaron las dimensiones a las necesidades de la aeronave.

Para el empotre se diseñó un tren de aterrizaje tipo triciclo y se le adapto una placa en la sujeción para poder tener una mayor resistencia.

Todos los barrenos diseñados en la placa, la estructura de la aeronave y el tren de aterrizaje son de 6.25 mm.

3.2 MATERIALES DE SUJECIÓN

Tornillos:

Códigos de identificación:

Los tornillos son fabricados de muchas formas y variedades, por lo que resulta difícil cualquier método de clasificación.

Alguno de los criterios para clasificar los tornillos, se refiere a la forma de su cabeza, método de seguridad, material de fabricación, y por el uso o aplicación.

El tipo AN, es un tornillo para aviación que se identifica por un código de marcas sobre su cabeza. Estas marcas nos aportan información del material de fabricación o si es un AN estándar o un AN especial.

El AN estándar de acero, tiene la cabeza marcada con guiones o asteriscos en relieve, por ejemplo, un tornillo AN estándar de acero, resistente a la corrosión, tiene un guión sobre la cabeza; El AN estándar de aleación de aluminio, lleva dos guiones sobre la cabeza. Otras informaciones adicionales, se pueden obtener por su P/N, como diámetro, longitud, si lleva o no taladrado el vástago o la cabeza, etc.

(61)

AN…Air Force estándar.

3…Es el diámetro en 1/6”. Para este caso 3/6”.

DD…Fabricado con aleación de alumnio 2024.

5…Longitud de agarre del tornillo en 1/8 “ para este caso 5/8”.

A…Que el vástago va sin taladrar.

El tipo NAS:

Class tolerance, tiene la cabeza marcada, con un triángulo en relive o embutido en la cabeza. Las marcas del material de fabricación, son iguales a las del AN, excepto que las podemos encontrar tanto en relieve, como embutidas.

Los tornillos que han sido inspeccionados por Magnaflux o por líquidos fluorescentes, son identificados con marcas específicas y distintas (Fig. 39).

AN3DD5A

(62)

Fig. 39 Ejemplos de Tornillos

(63)

3.2.1 TIPOS DE TORNILLOS PARA LA SUJECIÓN Tornillería para el tren de aterrizaje.

Se propone diferente tornillería para poder acoplar el tren de aterrizaje (Fig. 40).

Fig.40 Ejemplo de Tornillos

TORNILLOS Proveedor: Aircraft Spruce Nombre: Tornillo de titanio Material:

Calidad aeroespacial Grado 5 Titanio acorde con la norma AMS 4928

Dureza: Rockwell C 42 48

Propiedades Tratamiento con calor 950 Mpa a 1050 Mpa Peso:

46% ahorro en comparación con otro material hecho de acero

Tamaño: 1/4 pulgada

Número de cuerdas: 6g métrico

(64)

CAPÍTULO 4: CÁLCULO DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN EL EMPOTRE

4.1 ANALISIS DEL TREN DE ATERRIZAJE EN SOLIDWORKS

Análisis tren de nariz

Para el análisis del tren de nariz se sometió la pieza a una simulación en el programa SOLIDWORKS (TABLA 1), la descripción y las unidades del estudio se muestra en las tablas 2 y 3 respectivamente. La tabla 4 nos muestra las propiedades del material.

Tabla 1 información de Modelo del Tren de Nariz

(65)

Propiedades del estudio

Nombre de studio Estudio 1

Tipo de análisis Análisis estático

Tipo de malla Malla sólida

Efecto térmico: Activar

Opción térmica Incluir cargas térmicas

Temperatura a tensión cero 298 Kelvin Incluir los efectos de la presión de fluidos

desde SolidWorks Flow Simulation

Desactivar

Tipo de solver FFEPlus

Efecto de rigidización por tensión (Inplane):

Desactivar

Muelle blando: Desactivar

Desahogo inercial: Desactivar

Opciones de unión rígida incompatibles Automática

Gran desplazamiento Desactivar

Calcular fuerzas de cuerpo libre Activar

Fricción Desactivar

Utilizar método adaptativo: Desactivar

Carpeta de resultados Documento de SolidWorks

(c:\users\netser\appdata\local\temp)

Tabla 2 Propiedades del Estudio del Tren de Nariz

(66)

Unidades

Sistema de unidades: Métrico (MKS)

Longitud/Desplazamiento Mm

Temperatura Kelvin

Velocidad angular Rad/seg

Presión/Tensión N/m^2

Tabla 3 Unidades de Análisis del tren de Nariz

Propiedades del material

Tabla 4 Propiedades del material

Referencia de modelo Propiedades Componentes

Nombre: AISI 1035 Acero (SS) Tipo de modelo: Isotrópico elástico lineal Criterio de error

predeterminado:

Tensión máxima de von Mises

Límite elástico: 2.82685e+008 N/m^2 Límite de tracción: 5.85e+008 N/m^2

Módulo elástico: 2.05e+011 N/m^2 Coeficiente de Poisson: 0.29

Densidad: 7850 kg/m^3 Módulo cortante: 8e+010 N/m^2 Coeficiente de dilatación

térmica:

1.1e-005 /Kelvin

Sólido 1(Redondeo1)(Pieza17)

Datos de curva:N/A

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Fuerzas Resultantes

En la tabla 5 se observan las Fuerzas y Momentos de reacción, se puede apreciar que no se genera ningún momento por lo cual el resultado en los 3 ejes es de 0.

Tabla 5 Resultados de las Fuerzas y Momentos de reacción y sujeción en la geometría

Cargas

La fuerza aplicada es de 1475.N (Tabla 6).

Nombre de

carga Cargar imagen Detalles de carga

Fuerza-1

Entidades: 1 cara(s)

Tipo: Aplicar fuerza normal Valor: 1475.5 N

Tabla 5 Resultado de Fuerzas y Momentos de reacción

Tabla 6 Fuerzas aplicadas en el tren de nariz Nombre de

sujeción Imagen de sujeción Detalles de sujeción

Fijo-1

Entidades: 2 cara(s) Tipo: Geometría fija

Fuerzas resultants

Componentes X Y Z Resultante

Fuerza de reacción(N) -0.0147616 8.17776e-005 1474.93 1474.93

Momento de reacción(N·m) 0 0 0 0

(68)

Información de malla

La información y los detalles del mallado se aprecian en las tablas 7 y 8, y la figura 41 representa el mallado de la pieza.

Tipo de malla Malla sólida

Mallador utilizado: Malla estándar

Transición automática: Desactivar

Incluir bucles automáticos de malla: Desactivar

Puntos jacobianos 4 Puntos

Tamaño de elementos 7.4262 mm

Tolerancia 0.37131 mm

Calidad de malla Elementos cuadráticos de alto orden

Tabla 7 información de malla

Información de malla – Detalles

Número total de nodos 16285

Número total de elementos 9178

Cociente máximo de aspect 10.671

% de elementos cuyo cociente de aspecto es < 3 99.3

% de elementos cuyo cociente de aspecto es > 10 0.0218

% de elementos distorsionados (Jacobiana) 0

Tiempo para completar la malla (hh;mm;ss): 00:00:01

Nombre de computadora: NETSER

Tabla 8 información detallada del mallado

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Fig. 41 Mallado del tren de nariz

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Resultados del estudio

Nombre Tipo Mín. Máx.

Esfuerzos VON: Tensión de von Mises 12948.9 N/m^2

Nodo: 9481

6.94428e+007 N/m^2 Nodo: 13125

Pieza17-Estudio 1-Tensiones-Tensiones1

Desplazamientos1 URES: Desplazamiento resultante 0 mm Nodo: 1

0.0634089 mm Nodo: 12265

Pieza17-Estudio 1-Desplazamientos-Desplazamientos1

Deformaciones unitarias1 ESTRN: Deformación unitaria equivalente

1.50494e-007 Elemento: 3561

0.000216698 Elemento: 4352

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Análisis Tren Principal

Al igual que el tren de nariz, el tren principal se sometió la pieza a una simulación en el programa SOLIDWORKS a continuación se presenta la información de modelo (Tabla 9), propiedades del estudio (Tabla 10), información del material (Tabla 12) e unidades (Tabla 11).

Tabla 9 información de modelo del tren principal