Optimización y análisis de la estructura de un ala con materiales compuestos

Abstract

El aumento de la competencia en el ramo aeronáutico hace indisensable la reducción de peso de las nuevas aeronaves con el fin de tener una mayor carga útil, así como una mayor eficiencia aerodinámica para obtener un ahorro de combustible y generar los mayores ingresos monetarios posibles. El presente trabajo tiene como objetivo el análisis del comportamiento mecánico de dos distintos arreglos estructurales de ala fija y la comparación entre ellos al cambiar el material de sus elementos, siendo los originales aleaciones de aluminio de uso común en el ámbito aeronáutico, los cuales son reemplazados por materiales compuestos. Cada ala tiene parámetros aerodinámicos diferentes, sin embargo ambas están diseñadas para generar una fuerza de sustentación de 95 KN, difiriendo en la eficiencia aerodinámica a consecuencia de sus distintas características geométricas. Los modelos fueron diseñados en CAD empleando el software CATIA V5 R.21. Para los cálculos de las características aerodinámicas se hizo uso del software XFLR5 con el método VL (Vortex Lattice), así como de ecuaciones establecidas para la estimación de los principales coeficientes aerodinámicos. Para el análisis de las estructuras mediante el Método de los Elementos Finitos, se emplea el software Ansys Workbench R.12. Se logró una disminución en el peso total de las estructuras, así como una mayor resistencia a las cargas con el empleo de MC.