Ensayos de estructuras de aeronaves

Antes de que un avión despegue por primera vez, se somete en un banco de ensayos a las cargas esperables en distintas situaciones reales. El objetivo: conocer con exactitud cómo se comporta su estructura. Estos ensayos deben detectar cualquier defecto de diseño, con el fin de garantizar la máxima seguridad de funcionamiento.

Los ensayos de fatiga de aeronaves tienen varias modalidades:

Ensayos de materiales: pruebas de fatiga con probetas de materiales.
Ensayos de componentes: pruebas de durabilidad de componentes aislados del avión, como alas, puertas, etc. En ellas se pueden utilizar varios centenares de canales de medición.
Ensayos a escala real: pruebas de fatiga de la estructura completa del avión y ensayos a carga última; en general, con miles de canales de medición, la mayoría dedicados a galgas extensométricas.

Si quiere saber más, escuche nuestro podcast sobre ensayos aeroespaciales. Le invitamos a escuchar el podcast Aerospace Testing International, en el que nuestro director de producto Sandro Di Natale pasa revista a los retos de la adquisición de datos para los ingenieros de pruebas y habla sobre la integración entre ensayos físicos y virtuales con las herramientas de HBK.

Aplicaciones de los ensayos de fatiga en aeronaves

Ensayos de fatiga a escala real

Los ensayos de fatiga a escala real simulan diferentes situaciones operativas típicas en la totalidad de la estructura del avión. Por ejemplo, aterrizajes, despegues o presurización y despresurización de la cabina.

En este tipo de pruebas con tiempos acelerados se definen distintos tipos de vuelo —en condiciones normales, en condiciones difíciles, aterrizaje de emergencia, etc.— y se aplican las cargas correspondientes que son de esperar. Típicamente, estos ensayos duran varios años, a lo largo de los cuales se simula varias veces la vida útil del avión.

Ensayos a carga última

En los ensayos a carga última se aplica el límite de carga de las alas multiplicado por un factor de seguridad; por ejemplo, 1,5 veces la carga máxima que se espera que deban soportar las alas una sola vez a lo largo de su vida de servicio.

Durante este ensayo estático, la carga va aumentando en pequeños incrementos, primero hasta alcanzar la carga límite y después hasta la carga última. Incluso en ese punto, todos los componentes del ala, entre ellos los alerones y los flaps, deben funcionar correctamente. En algunos casos, la carga se incrementa por encima del valor de carga última, hasta que el ala se fractura, con el fin de comprobar que la construcción no sea excesivamente pesada.

Ensayos de componentes

En los ensayos de componentes se aplican cargas que se espera que se produzcan en repetidas ocasiones a lo largo de la vida útil del avión. Se aplican a componentes aislados, como puertas, alas, plano de cola, etc.

Típicamente, los ensayos de componentes replican cargas que se producen en vuelos reales. Estos ensayos garantizan que todos los componentes sean capaces de soportar, por sí solos, las cargas esperadas a lo largo de su vida útil, antes de llevar a cabo el montaje del avión y someterlo al ensayo de fatiga a escala real.

Imagen cortesía de IABG

Ensayos de materiales

En la aviación, el peso cuesta caro. Por ello, los fabricantes hacen un esfuerzo continuo de mejora de los materiales que emplean en la construcción de nuevos aviones.Ensayos de propiedades de materiales Ahora, la tendencia son los materiales composites, la fabricación aditiva, aleaciones más ligeras y materiales cerámicos. En los ensayos de materiales, se aplican cargas a probetas de materiales individuales para comprobar su resistencia y elasticidad. Estas probetas deben ser capaces de resistir cargas cíclicas, tensión, compresión, flexión y torsión.

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Ventajas de las soluciones de HBM

Universales

Sistemas de adquisición de datos centralizados o distribuidos, con unos pocos canales o con miles de ellos.
Circuitos patentados de galgas extensométricas de 3 o 4 hilos, que eliminan la resistencia de los conductores.
Alimentación de corriente continua para los ensayos de alta velocidad o frecuencia portadora para una supresión máxima del ruido.
Conexión sencilla al sistema de control mediante salidas analógicas, biblioteca de enlaces dinámicos (DLL) o EtherCAT®*.

A su medida

Paquetes de software intuitivos para cualquier número de canales.
Distribución de datos de medida a escala global, a través de una arquitectura cliente-servidor.
Visualización y cálculos adaptados a la aplicación; por ejemplo, líneas de predicción.
Integración de cálculos personalizados sofisticados en tiempo real.
Adquisición de datos digitales procedentes de buses estándar de los tipos empleados en aviónica (ARINC 429, MIL-STD-1553).

Fiables

Soluciones bien contrastadas, utilizadas desde hace décadas.
Cientos de miles de canales de medición en servicio.
Una solución completa de un solo proveedor, desde los sensores hasta los amplificadores y el software.
Integración fluida de sensores e interrogadores de fibra óptica.
Un equipo de ingenieros dedicado en exclusiva a labores de instalación y soporte (localmente y en remoto).
Experiencia interna y servicios de ensayo de materiales de última generación.