BAE Systems, empresa británica líder en desarrollo y construcción de aviones, lleva a cabo las pruebas estructurales del fuselaje de la variante CTOL del F-35.

El régimen de pruebas estructurales integradas de BAE Systems favorece las prestaciones del F-35

Hay mucho en juego en las prestaciones finales del F-35 Joint Strike Fighter o Lightning II, como se denomina en los EE.UU. (en Reino Unido su nombre es Joint Combat Aircraft o JCA). Este avión de combate se fabricará en tres versiones: con despegue y aterrizaje convencionales (CTOL), con despegue en pista corta y aterrizaje vertical (STOVL), y un modelo para portaaviones (CV). En total, se prevé la producción de aproximadamente 3000 unidades.

La gran variedad de funciones que cumplirá este avión, junto con las distintas expectativas militares, hace que sea preciso someter la estructura de su fuselaje a pruebas exhaustivas para garantizar un rendimiento máximo a lo largo de toda su vida útil. Este avión, a semejanza de la mayoría de los modernos aviones de combate, es dinámicamente inestable, lo cual favorece un alto grado de maniobrabilidad. A cambio, esto plantea retos estructurales adicionales que deben estudiarse con atención durante el desarrollo del avión y a lo largo de su vida útil.

BAE Systems, empresa británica líder en desarrollo y construcción de aeronaves, lleva a cabo las pruebas estructurales del fuselaje de la variante de despegue y aterrizaje convencionales del F-35. En la actualidad realiza y monitoriza el desarrollo estructural de dos versiones del fuselaje del F-35 en su Centro de Pruebas Dinámicas y Estructurales (S&DT) de Brough, West Yorkshire.

El objetivo del S&DT consiste en proporcionar datos cuantitativos que demuestren que el fuselaje cumple las especificaciones de diseño en términos de resistencia estructural para toda la vida útil prevista. Este centro está especializado en el diseño, la puesta a punto y la realización de pruebas estructurales a gran escala a lo largo de todo el ciclo de pruebas.

Uno de los aspectos fundamentales del enfoque que BAE Systems adoptó para el régimen de pruebas estructurales del F-35 fue la necesidad de desarrollar métodos mejorados para la gestión de la información de las pruebas. La empresa quería racionalizar sus actividades mediante un nuevo enfoque que dejaba obsoletos los métodos anteriores.

Pruebas estáticas y dinámicas

En las pruebas estructurales del F-35, BAE Systems utiliza los equipos de HBM para recopilar datos procedentes de aproximadamente 3800 canales, en lo que es uno de los sistemas de adquisición de datos estructurales más grandes del mundo.

El S&DT lleva a cabo pruebas de fatiga y ensayos estáticos. Las pruebas de fatiga tardan mucho más tiempo en completarse que los ensayos estáticos y se basan en un examen de las tendencias de los datos que busca cambios en las respuestas estructurales a lo largo del tiempo. Estos cambios pueden producir grietas u otros defectos derivados del uso.

Las pruebas se llevan a cabo aplicando distintas cargas en diferentes componentes estructurales, empleando un marco temporal acelerado, para reproducir el posible deterioro derivado del funcionamiento. Para controlar el modo en que se aplican las fuerzas a las distintas estructuras y para monitorizar las respuestas se utilizan complejos sistemas informáticos de adquisición de datos y control de las pruebas. Es normal equipar los especímenes de los ensayos con galgas extensométricas que permiten registrar los esfuerzos generados en tiempo real.

En sus ensayos estructurales, el S&DT utiliza equipos de HBM para captar y analizar datos. Entre esos equipos destaca un sistema de adquisición de datos de HBM compuesto por el software catman® Enterprise conectado a 32 dispositivos MGCplus repartidos en ocho armarios por todo el banco de pruebas. Los equipos de HBM están completamente sincronizados y, en conjunto, proporcionan a BAE Systems uno de los sistemas de adquisición de datos estructurales más grandes del mundo.

El sistema MGCplus es compatible con una gran variedad de sensores, transductores, conexiones de bus de campo e interfaces de PC estándar, característica que lo hace idóneo para esta aplicación. Su diseño modular simplifica cualquier ampliación o modificación en caso de que cambien las necesidades de BAE Systems.

El software catman® Enterprise ha sido específicamente desarrollado para las mediciones con un gran número de canales con el sistema de adquisición de datos MGCplus. Por otro lado, su servidor de datos de medición (MDS) lleva a cabo las mediciones efectivas, por lo que permite un control y evaluación en tiempo real. Este sistema proporciona a los ingenieros de pruebas acceso a cerca de 3800 canales, equipados con tarjetas ML801 de HBM y placas de conexión AP815 terminadas en conectores RJ45 para la adquisición de datos.

Compartir los datos

El sistema MGCplus y el software catman® Professional de HBM se utilizan para captar y analizar los datos necesarios para garantizar que la instrumentación de las pruebas de vuelo del F-35 esté totalmente operativa.

Otro de los desafíos radicaba en la distribución rápida de los datos de los ensayos a distintos centros, entre ellos los de BAE Systems en Brough y Samlesbury, además de tres plantas de Lockheed Martin y la fábrica “El Segundo” de Northrop Grumman en EE.UU. Compartir los datos era una cuestión importante porque, de este modo, los equipos de ensayo podrían tomar decisiones inmediatas de una forma colaborativa con independencia de su ubicación. Para ello, HBM suministró su software MD Client, que se utiliza para compartir datos de ensayo en tiempo real y compararlos con las previsiones y umbrales de alarma superiores/inferiores de los distintos equipos de integridad estructural.

BAE Systems cuenta con una red de área local (LAN) que hace posible la comunicación entre todos los ordenadores que forman parte del sistema de pruebas. El servidor de datos de medición (MDS) de HBM está configurado para comunicarse con la red de control de BAE Systems a través de Ethernet mediante el protocolo TCP-IP estándar.

BAE Systems también utiliza nCode Automation™ de HBM para el almacenamiento de datos y para generar datos estadísticos de forma automática durante el proceso de carga. nCode GlyphWorks® de HBM se emplea para generar representaciones gráficas. nCode Automation de HBM proporciona almacenamiento de datos automatizado, análisis y generación de informes, así como una interfaz colaborativa basada en la Web para compartir datos de ensayo e información relacionada. Gracias a estos equipos, BAE Systems puede comunicar datos a los distintos equipos en menos de dos horas, desde el momento en que se completa cada prueba. La familia de productos nCode ha sido diseñada como complemento de las herramientas de análisis y adquisición de datos de HBM.

El personal de HBM en Reino Unido, en colaboración con BAE Systems, se encarga de calibrar y mantener operativo este sistema, de forma constante y completamente trazable. Esto ofrece a los ingenieros una confianza y seguridad adicionales sobre los resultados adquiridos durante las pruebas del fuselaje. La filial de HBM en el Reino Unido cuenta con certificación ISO 9001, lo que garantiza una asistencia óptima en este tipo de desafíos de ingeniería.

Pruebas del FTI

Otro aspecto del desarrollo del F-35 que requiere de todo el buen hacer de BAE Systems es la eliminación de riesgos en el sistema de instrumentación de las pruebas de vuelo (FTI) del avión. Esta labor resultaba especialmente compleja y requería un enfoque específico. Normalmente, las pruebas del sistema de adquisición de datos de los aviones militares modernos, que son de vital importancia, se llevan cabo con el propio sistema FTI de la aeronave.

Sin embargo, en el caso de F-35, las pruebas de los sistemas de a bordo debían coordinarse de forma minuciosa, ya que el sistema se instala en Fort Worth, Texas, EE.UU., pero las secciones de la cola se construyen en el Reino Unido. Por este motivo, el equipo de BAE Systems en Samlesbury tiene que activar y comprobar el funcionamiento de todos los transductores instalados y su cableado asociado durante la construcción. Este enfoque ofrece un alto grado de seguridad sobre el correcto funcionamiento del sistema en su totalidad.

De nuevo, los equipos de HBM proporcionaron a los ingenieros de BAE Systems las herramientas que necesitaban. Gracias al sistema MGCplus y al software catman® Professional de HBM, encargados de captar y analizar datos, BAE Systems puede llevar a cabo las pruebas de forma sencilla y precisa.

Este equipo se utiliza para recopilar datos de una gran variedad de transductores, entre ellos galgas extensométricas, transductores de presión y acelerómetros. Después de consultar con HBM, BAE Systems eligió un sistema con 48 canales de entrada de galgas extensométricas, 16 canales de entrada de acelerómetros y 8 entradas de termopares. Además HBM prestó servicios de asistencia y formación sobre el terreno.

El cliente

BAE Systems

Contáctenos Contacte con HBM si desea saber más sobre lo que HBM le puede ofrecer.