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Por Brett Smith, B.A.Jun 1 2015
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El Airbus A321-231 de British Airways despega del aeropuerto de Boryspil, Ucrania
Image credit: turbo83 / .comEl fuselaje es la estructura principal de un avión y la parte a la que se unen todas las demás unidades. Proporciona espacio para la tripulación, los pasajeros, la carga, los accesorios y otros equipos importantes.
La aerodinámica dicta en su mayoría el tamaño y la disposición de los distintos compartimentos en los fuselajes de los aviones convencionales. Sólo los aviones modernos altamente especializados, como el SR-71 Blackbird, varían claramente de los aviones convencionales con respecto a su diseño y a los materiales utilizados para construirlos.
Durante los primeros días de la aviación, los fuselajes primitivos se construían con madera. A finales de los años 20 y principios de los 30, los fabricantes de aviones empezaron a producir más fuselajes de aluminio y acero. Estos metales ofrecían más estabilidad y mayor protección contra los elementos. En la actualidad, muchos aviones militares y de reconocimiento se fabrican con titanio o materiales compuestos de carbono debido a las ventajas únicas que ofrecen estos materiales.
Algunos fuselajes de aviones se construyen con lo que se denomina diseño monocasco, un diseño que se basa en gran medida en la resistencia de la carcasa del avión para soportar diferentes cargas. Un fuselaje semimonocasco tiene la carcasa reforzada por un marco completo de miembros estructurales.
Las tensiones de flexión en un fuselaje semimonocasco son absorbidas por vigas de refuerzo llamadas «largueros», que normalmente se extienden a lo ancho del avión. Estos soportes se complementan con otros miembros, llamados «largueros», que se extienden a lo largo de la nave. Los largueros son más ligeros, pero se utilizan más que los longerons.
Los refuerzos verticales de un fuselaje se denominan mamparos, marcos y formadores. Estos refuerzos están espaciados para soportar la tensión en los puntos en los que se unen otras unidades, como las alas y los motores.
Construcción del Airbus A330-200 de principio a fin
Image credit: PlaneTalking / YouTubeEstos elementos ayudan a la construcción de un fuselaje aerodinámico, añadiendo a la fuerza y la rigidez de un diseño monocasco. Un fuselaje semimonocasco típico puede sufrir daños considerables y seguir manteniéndose unido. Los aviones de combate militares y otras aeronaves pequeñas suelen tener dos o más secciones de fuselaje. Los aviones más grandes pueden tener hasta seis secciones diferentes.
Los trabajadores de mantenimiento pueden acceder a los sistemas y equipos dentro del fuselaje a través de varias puertas, paneles y otras aberturas. Las ubicaciones de estos puntos de acceso se pueden encontrar consultando los diagramas de mantenimiento y los manuales publicados por el fabricante para cada tipo de avión.
Hay que tener en cuenta que los fuselajes de los aviones no suelen estar hechos de un solo material. Por ejemplo, un avión puede tener miembros estructurales de aluminio y un exterior de acero.
Fuselaje de madera
Por razones obvias, los primeros pioneros de la aviación se preocupaban por el peso de sus aviones. Los hermanos Wright y otros estaban limitados por los motores de su época, y por ello construyeron aviones de madera para mantener el peso total lo más bajo posible.
El diseño y la tecnología de la ingeniería aeronáutica mejoraron a lo largo de las dos primeras décadas del siglo XX y, al estallar la Primera Guerra Mundial, ya se necesitaban los clásicos biplanos de madera y tela con refuerzos de alambre. El famoso Barón Rojo del ejército alemán voló numerosos aviones de madera durante sus legendarios combates de perros.
Los fuselajes de madera se siguen fabricando hoy en día, aunque a menudo por aficionados que construyen sus propios aviones ligeros.
Fuselaje de aluminio
Los avances en la tecnología de los motores en la década de 1930 permitieron a los ingenieros recurrir a los diseños metálicos, y el aluminio fue el principal metal que marcó el comienzo de los aviones totalmente metálicos.
El aluminio utilizado para fabricar aviones siempre se mezcla con otros metales para hacerlo fuerte y ligero. Aunque los fuselajes de aluminio no se corroen tan fácilmente como los de acero, el aluminio no se utiliza en la superficie de muchos aviones supersónicos porque el calor generado por la fricción de volar a esas velocidades hace que la resistencia del aluminio disminuya.
El 247D de Boeing y el Douglas DC-3 son los principales responsables de la introducción de los aviones metálicos en la década de 1930, y estos aviones no parecen tan diferentes de los actuales.
El 247D era un 50% más rápido que la competencia cuando fue puesto en servicio por United Air Lines en 1933. El DC-3 debutó dos años después, en el 32º aniversario del histórico vuelo de los hermanos Wright. A pesar de que se esperaba que fuera retirado en la década de 1950, el DC-3 se ha utilizado durante más de 80 años y todavía puede verse volando en la actualidad.
Fuselaje de acero
En la década de 1930 también se construyeron aviones de acero más fuertes y rígidos, pero también más pesados. El mayor peso del acero impidió que se convirtiera en un material de fuselaje popular. Sin embargo, este metal se utiliza para fabricar ciertas partes de un avión. Su resistencia y rigidez lo hacen idóneo para los trenes de aterrizaje. La resistencia al calor del acero también lo hace deseable para su uso en la piel de los aviones supersónicos.
Construido en 1932, el Beechcraft Staggerwing es un ejemplo primario de un avión con fuselaje de acero. El Staggerwing era expansivo en su producción y se hizo popular como avión rápido y de negocios.
Fuselajes de titanio
Con la misma resistencia que el acero y mucho más ligeros, el titanio y las aleaciones de titanio son materiales ideales para construir aviones. Estos metales también resisten la corrosión mejor que el aluminio y el acero. Sin embargo, la producción de aviones hechos de titanio es muy costosa, lo que prohíbe en gran medida el uso comercial de la mayoría de los aviones de titanio.
El ejemplo más destacado de fuselaje de titanio es el SR-71 Blackbird. El SR-71, que voló por primera vez en diciembre de 1964, fue un elemento básico del reconocimiento aéreo estadounidense durante la Guerra Fría. Durante sus 24 años de servicio, el Blackbird pasó unas 2.800 horas en el aire.
El 6 de marzo de 1990, el SR-71 realizó su último vuelo desde Los Ángeles a Washington DC en 1 hora y 4 minutos, a una velocidad media de unos 3.000 kilómetros por hora.
Fuselajes de compuestos de carbono
El epoxi de grafito, o polímero reforzado con fibra de carbono, se ha convertido en una opción popular para los aviones comerciales de última generación. Fabricados a partir de fibras de carbono resistentes incrustadas en una resina epoxi, los materiales compuestos de carbono pueden apilarse de varias maneras para satisfacer las diversas exigencias de mantener la integridad durante el vuelo a alta velocidad. Estos materiales de fibra de carbono son tan resistentes como el aluminio, pero pesan la mitad.
Los materiales compuestos de carbono aún no se han generalizado en la industria de la aviación, pero el 787 Dreamliner de Boeing fue el primer avión importante que utilizó estos materiales en más de la mitad de su fuselaje.
Para saber más de Brett, sígalo en Twitter – @ParkstBrett
- Construcción y materiales de aviación – Integrated Publishing Inc.
- ¿Qué tipo de materiales se utilizan para fabricar aviones? – Smithsonian National Air and Space Museum
- Boeing 247-D – Smithsonian National Air and Space Museum
- Revenge of the Gooney Bird – The Economist
- The Lockheed SR-71 Blackbird – Smithsonian National Air and Space Museum
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APA
Smith, Brett. (2019, mayo 07). Materiales utilizados en los fuselajes de los aviones. AZoM. Recuperado el 24 de marzo de 2021 de https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12084.
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Smith, Brett. «Materiales utilizados en los fuselajes de los aviones». AZoM. 24 de marzo de 2021. <https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12084>.
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Chicago
Smith, Brett. «Materiales utilizados en los fuselajes de los aviones». AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12084. (consultado el 24 de marzo de 2021).
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Harvard
Smith, Brett. 2019. Materiales utilizados en los fuselajes de los aviones. AZoM, consultado el 24 de marzo de 2021, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12084.
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Escrito por
Brett Smith
Brett Smith es un escritor freelance estadounidense licenciado en periodismo por el Buffalo State College y con 8 años de experiencia trabajando en un laboratorio profesional.
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