Tema 6: Diseño del Tren de Aterrizaje

Transcripción

1 Tema 6: Diseño del Tren de Aterrizaje 1

2 Tema 6: Tren de aterrizaje 1. Tren de aterrizaje 2. Disposición del tren de aterrizaje 2.1. Vista de perfil 2.2. Vista en planta 2.3. Vista en alzado 2.4. Límites en la posición de las ruedas 3. Cargas del tren sobre las pistas 3.1. Método LCN / LCG 3.2. Método ACN / PCN 2

3 1. Tren de aterrizaje Dimensiones y peso modestos comparados con otras partes del avión (ala, grupo motor, ). Nunca puede tratarse como un accesorio, sino que debe tenerse siempre en cuenta que es un elemento estructural de primer orden. Importante influencia sobre los costes de mantenimiento del avión (comparado con su corto tiempo de trabajo). Puede plantear problemas para su retracción y ocultamiento. Necesitará neumáticos y sistemas de frenado por fricción. 3

4 1. Tren de aterrizaje (Cont.) Funciones: Absorber la energía cinética vertical del avión (energía de descenso) en el aterrizaje sin que las reacciones superen un factor de carga de diseño compatible con la resistencia del tren y de las pistas. Proporcionar características de rodadura adecuadas evitando las inestabilidades durante las maniobras en tierra (sin volcar). Impedir el contacto con el terreno de cualquier otra parte del avión. 4

5 1. Tren de aterrizaje (Cont.) Existen varias maneras de clasificarlos: Fijos o retráctiles. Tipo de tren. Sistemas de amortiguación. Disposición Típica: Aviones de ala baja: tren principal en el encastre ala-fuselaje, tren de morro en el fuselaje. Aviones pequeños: en protuberancias del fuselaje o en las góndolas. 5

6 2. Disposición del tren de aterrizaje Existe una relación entre la geometría del avión y las limitaciones en balance y cabeceo, para que no exista riesgo de que alguna parte del avión entre en contacto con la pista. En balance, suponiendo apoyo en una pata del tren principal, no deberá tocar ninguna parte del avión en el suelo para un ángulo de balance igual o inferior a 8º. En cabeceo, nunca se deberá superar el ángulo de guarda establecido (maniobra de rotación y aproximación). Para decidir el sitio exacto en que se colocarán las patas se debe tener en cuenta: En tierra, al ir cargando al avión, el c.d.g. no puede retrasarse más que las patas traseras. En el aterrizaje, cuando el avión toca a tierra, el c.d.g. debe estar adelantado respecto al punto de contacto. Una vez deducidas la vía y la batalla, habrá que imponer las limitaciones geométricas para que se cumplan bien los objetivos de estabilidad, rodadura y contacto con el suelo. 6

7 2.1. Vista de perfil En despegue y aterrizaje, la parte baja del fuselaje deberá guardar una distancia mínima hasta la pista. En rodadura (tren estáticamente comprimido), debe haber una distancia al suelo de, al menos, 18cm desde la parte más baja de los motores (ya sea hélice o góndola). En aterrizaje habrá que tener cuidado para no superar el ángulo de guarda y para que el par de fuerzas que haga picar al avión no sea excesivo. 7

8 2.2. Vista en planta La posición del tren de morro vendrá limitada por los límites de carga que puede soportar, entre el 8% y 15% de MTOW. El avión deberá presentar buenas características al maniobrar en tierra y no tener tendencia al vuelco. 8

9 2.3. Vista en alzado Deberá mantenerse el ala sin contacto con el suelo en aterrizaje con balance limitado (alas no niveladas, sobre una pata), evitando también el contacto de góndolas y hélices, y mantener el ángulo de guarda por contacto de cono de cola (diseño agudo para aumentar este ángulo). 9

10 2.4. Limites en la posición de las ruedas 10

11 3. Cargas del tren sobre las pistas Las cargas que produce el avión sobre las pistas deben ser compatibles con la resistencia de las mismas. Se estudiará el problema estático o a baja velocidad: Se usan diversos métodos de clasificación de aviones y de pistas en función de las cargas del tren sobre los pavimentos. Estos métodos permiten decidir si se debe permitir la operación de un avión en una determinada pista o si se prohíbe. 11

12 3. Cargas del tren sobre las pistas (Cont.) Tipos de pistas en función del piso de rodadura o impacto, y el subsuelo. Existen dos tipos de pavimentos: Rígidos (hormigón). Flexibles (asfalto). Existen cuatro tipos de subsuelos: De resistencia alta. De resistencia media. De resistencia baja. De resistencia muy baja. Para los pavimentos rígidos, el fallo se produce al superar el máximo esfuerzo de flexión en la base de la losa, lo que produce el agrietamiento. Para los flexibles, se considera fallo cuando la deformación macroscópica del pavimento es superior a un valor por reiterada aplicación de carga (fatiga, deformación permanente). 12

13 3.1. Método LCN / LCG Este método permite comprobar si un avión va a poder operar en una pista concreta. Se asigna un número al avión según la carga que aplique al pavimento (LCN ) y otro al pavimento en función de su resistencia (LCG ). LCG > 1.3 LCN : el avión puede operar sin restricciones. LCN < LCG < 1.3 LCN : se podrá operar con restricciones. LCG < LCN : el avión no podrá operar. 13

14 3.1. Método LCN / LCG (Cont.) Comportamiento del tren: Se utiliza un tren equivalente al del avión (tren sencillo de una sola rueda) y se calculan las cargas con él. Para cada par de valores de carga equivalente (W ) y presión de inflado (P i ), existirá un valor de LCN asociado. Estos dos factores están ligados por el área de la huella del neumático (A i ): Comportamiento de los pavimentos: Se deduce experimentalmente que el comportamiento a rotura del pavimento se aproxima por la relación: donde N valdrá 0.44 aproximadamente. 14

15 3.1. Método LCN / LCG (Cont.) 15

16 3.1. Método LCN / LCG (Cont.) Ruedas múltiples y carga equivalente sobre una rueda ESWL (Equivalent Single Wheel Load ): Carga que aparece en una pata con un neumático a la misma presión P i que el tren original, y produce el mismo efecto que el conjunto sobre el pavimento. 16

17 3.1. Método ACN / PCN Es el método propuesto por la OACI y es el que más se usa. Se clasifica a los aviones con un número (ACN ) y al pavimento con otro (PCN ). PCN > ACN : el avión podrá operar sin restricciones. PCN < ACN : el avión no podrá operar. Determinación del ACN: Cálculo del espesor del pavimento para el que se alcanza un comportamiento normalizado, en función del tipo: Pavimento rígido: esfuerzo de 2,75MPa. Pavimento flexible: aplicaciones. Cálculo de la ESWL para un neumático de referencia de presión P i = 1.25MPa y un pavimento del espesor de referencia calculado anteriormente. Se calcula: ACN = 2 ESWL. 17

18 3.1. Método ACN / PCN (Cont.) El valor ACN variará con el peso y la posición de c.d.g. por lo que se calculan dos índices para dos pesos típicos (OEW y MRW ) y para el resto de configuraciones se interpolará linealmente entre éstos. Se deberán calcular 16 valores ACN ya que se deberán calcular los dos pesos para cada tipo de pista existente. 18