Ensayos de fatiga en 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 la estructura del avión. 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 ensayo a carga última; en general, con miles de canales de medición, la mayoría dedicados a galgas extensométricas.

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 de tiempo acelerado se definen distintos tipos de vuelo —en condiciones normales, en condiciones severas, aterrizaje de emergencia, etc.— y se aplican las cargas correspondientes que son de esperar. Típicamente, estos ensayos duran unos pocos años, a lo largo de los cuales se simula varias veces la vida útil del avión.

Ensayo a carga última

La carga última se define como 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, la carga va aumentando en pequeños incrementos hasta alcanzar 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 varias veces 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 las cargas de los vuelos reales. Con ellas se garantiza 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 mejoran de forma continua los materiales que emplean para construir nuevos aviones. Ahora, la tendencia son los materiales composites, la fabricación aditiva, aleaciones más ligeras y materiales cerámicos. Para comprobar su resistencia y elasticidad, se aplican cargas a probetas de materiales individuales. Estas probetas deben ser capaces de resistir cargas cíclicas, tensión, compresión, flexión y torsión.

Ventajas de la solución de HBM

Universal

  • Sistemas de adquisición de datos centralizados o distribuidos, desde unos pocos hasta miles de canales de medición.
  • 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®*

Hecha a medida

  • Paquetes de software intuitivos para unos pocos o para un alto número de canales.
  • Distribución mundial de datos de medida, 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 un bus estándar del tipo empleado en aviónica (ARINC 429, MIL-STD-1553)

Fiabilidad

  • Soluciones bien contrastadas, utilizadas desde hace décadas.
  • Más de 100.000 cadenas de medida en servicio.
  • Una solución completa “llave en mano”, desde los sensores a los amplificadores y el software.
  • Integración fluida de sensores e interrogadores de fibra óptica.
  • Equipo de ingenieros dedicado en exclusiva a labores de instalación y soporte (remoto y local).
*EtherCAT® es una marca registrada y una tecnología patentada, bajo licencia de Beckhoff Automation GmbH, Alemania
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