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Pruebas estructurales en aviones
Antes de que la aeronave despegue por primera vez, las cargas esperadas de diferentes situaciones de operación se deben probar en el banco de pruebas. El objetivo es saber exactamente cómo se comportará la estructura de la aeronave en diferentes situaciones y es indispensable descubrir todos los defectos de diseño durante estas pruebas para garantizar la máxima seguridad en la operación.
Tipos de pruebas en aviones
Las pruebas de fatiga en aeronaves cubren diversas aplicaciones específicas como son:
- Pruebas de materiales: Dado que en la aviación el peso implica un gasto mayor, los fabricantes buscan mejorar continuamente los materiales utilizados en los nuevos aviones. La tendencia se dirige hacia el uso de materiales compuestos, fabricación aditiva, aleaciones más ligeras y el uso de cerámica. En las pruebas de materiales la carga es aplicada en materiales individuales para probar la elasticidad de estos, estos materiales deberán soportar cargas cíclicas de tensión, compresión, flexión y torsión.
- Pruebas de componentes: En las pruebas de componentes, se aplican a éstos de manera aislada varias veces la carga esperada en la vida útil de la aeronave, incluyendo puertas, alas, empenaje, etc. Las pruebas de componentes regularmente replican cargas de vuelo reales, lo que garantiza que todos los componentes por sí solos puedan soportar las cargas de por vida esperadas antes de que se ensamble para la prueba de fatiga a escala real.
- Prueba de fatiga a gran escala: Las pruebas de fatiga a escala real simulan diversas situaciones de funcionamiento típicas de toda la estructura de la aeronave, por ejemplo, aterrizajes, despegues, presurización y despresurización de la cabina. Para estas pruebas, se define un conjunto de tipos de vuelo (rugoso, suave, aterrizaje de emergencia, etc.) y se aplican las cargas esperadas en cada situación. Por lo general, las pruebas duran algunos años para simular varias veces la vida útil de la aeronave.
- Pruebas de carga definitivas: Las últimas pruebas de carga aplican la carga límite del ala multiplicada por un factor de seguridad, por ejemplo, 1.5 veces la carga máxima que se espera que el ala vea una vez durante toda su vida útil. Durante esta prueba estática, la carga se incrementa en varios pasos pequeños, primero hasta la carga límite y luego hasta la carga máxima. Incluso en ese punto, todos los componentes del ala, incluidos los alerones y las aletas, deben funcionar correctamente.
Pruebas en aviones con QuantumX en la empresa AVIATEST
AVIATEST es el centro de investigación y pruebas de LNK Aerospace y se especializa en pruebas de ensayo de aeronaves (estructuras de aviones, helicópteros y sus agregados). Además de pruebas en equipos de aeropuertos (gatos hidráulicos, llaves de torsión, etc.), así como construcciones de edificios.
Hace varios años AVIATEST utilizaba un sistema desarrollado en la Unión Soviética para llevar a cabo sus pruebas estructurales en el fuselaje de los aviones, pero este sistema solo le permitía realizar mediciones estáticas y cuando la medición de parámetros dinámicos se convirtió en una necesidad AVIATEST tuvo que evaluar a distintos distribuidores, así fue como encontró los equipos de HBM .
El sistema de adquisición de datos QuantumX se convirtió en una herramienta básica para el trabajo diario de la empresa; antes de QuantumX era difícil obtener datos de manera simultánea de más de 50 sensores, sin embargo, ahora la empresa puede obtener datos de hasta 100 sensores o más en un menor tiempo y con un sistema muy fácil de utilizar.
Este sistema de adquisición de datos te permite obtener datos fiables y es compatible con diversas magnitudes y con señales procedentes de distintos tipos de sensores, incluso de sensores analógicos.
Hoy en día, QuantumX es el único módulo que utiliza AVIATEST para diversas tareas; desde pruebas elementales en muestras de materiales compuestos hasta pruebas de presión en el fuselaje o pruebas estáticas de distintos componentes del mismo, la empresa incluso ha incluido más soluciones de HBM en su actividad diaria como: celdas de carga, amplificadores, galgas extensiométricas y software.
Las galgas extensiométricas de HBM te permiten llevar a cabo diversas aplicaciones de medición: desde el análisis experimental hasta pruebas de resistencia.
Localiza las galgas equivalentes de HBM de otros fabricantes →
Actualmente AVIATEST participa en un proyecto llamado NICETRIP el cual tiene la finalidad de desarrollar una aeronave de rotor basculante, para lo cual la empresa utiliza 32 canales para hacer mediciones con galgas extensiométricas para las pruebas de cajas de engranajes. Adicionalmente, se emplean otros 70 sensores para medir temperatura, presión, tensión y otros parámetros de la caja. AVIATEST también ha llevado a cabo una serie de pruebas de vuelo.
Así que se puede decir que, literalmente, QuantumX les ha ayudado a tomar altura. Una de las pruebas más impresionantes se llevó a cabo en el helicóptero más grande del mundo que ha entrado en producción: el Mi-26.
El principal cometido de AVIATEST consistió en medir y analizar tensiones en el fuselaje. En años recientes, AVIATEST ha realizado pruebas en aviones antes de que hicieran su primer vuelo, entre ellos destaca el Sukhoi Superjet 100, que es el primer jet para vuelos regionales diseñado y construido en Rusia, el Kamov Ka-62 y el Irkut MS-21, que todavía no han volado.
Debido a la buena colaboración que ha tenido AVIATEST con HBM es muy probable que la empresa utilice las soluciones de HBM en un proyecto que tiene en puerta para realizar pruebas del Irkut MS-21, estas pruebas exigirán instalar 2000 galgas extensiométricas en el fuselaje del avión. Para ello, la empresa planea enviar personal a centros de HBM, en donde recibirán una formación certificada en instalación de galgas extensiométricas.
Beneficios de la solución de HBM
Universal
- Sistemas de adquisición de datos centralizados o distribuidos para muy pocos hasta miles de canales de medición
- Circuito de galga extensiométrica patentada de 3 o 4 hilos que elimina las resistencias de los cables
- DC para alta velocidad o frecuencia con una máxima supresión de ruido
- Fácil de enlazar al sistema de control a través de su salida analógica, biblioteca de enlace dinámico (DLL) o EtherCAT® *
Hecho para medir
- Paquetes de software intuitivos para conteo de canales bajos y altos
- Distribución global de datos de medición mediante una arquitectura cliente-servidor
- Visualizaciones y cálculos específicos a su aplicación
- Integración de sofisticados cómputos personalizados en tiempo real
- Adquisición de datos digitales de buses Avionics estándar (ARINC 429, MIL-STD-1553)
Confiable
- Soluciones probadas por la industria
- Más de 100,000 canales de medición en campo
- Solución integral desde el sensor a través del amplificador hasta el software – llave en mano lista
- Integración perfecta de sensores e interrogadores de fibra óptico
- Equipo de ingeniería dedicado para configuración y soporte (remoto y local)
Referencia: 1. HBM. Aplicaciones/Notas de aplicación/ AVIATEST “Pruebas estructurales de fuselajes con QuantumX en AVIATEST”, en http://www.hbm.com/es/4322/pruebas-estructurales-de-fuselajes-con-quantumx-en-aviatest/ acceso: enero de 2016 2. HBM. Applications/IndustrySolutions/Aerospace “Flexible Solutions for Testing of Aircraft Structures” en https://www.hbm.com/en/0065/flexible-solutions-for-aircraft-structural-testing/ acceso:agosto 2018
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