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El fuselaje es la estructura principal que conforma el cuerpo de la aeronave. Proporciona espacio para el personal, la carga, los mandos y la mayoría de los accesorios. A él se fijan la planta motriz, las alas, los estabilizadores y el tren de aterrizaje.

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Hay dos tipos generales de fuselaje:

Armadura de acero soldada

El armazón de acero soldado se utilizaba en los aviones más pequeños de la Armada, y aún se utiliza en algunos helicópteros.

Monocasco

El diseño monocasco se basa en gran medida en la resistencia del revestimiento para soportar diversas cargas.

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El diseño monocasco puede dividirse en tres clases:

Monocasco

El fuselaje monocasco utiliza encofrados, bastidores y mamparos para dar forma al fuselaje. Sin embargo, la piel soporta las principales tensiones. Dado que no hay miembros de refuerzo, la piel debe ser lo suficientemente resistente y mantener el peso dentro de los límites para mantener el fuselaje rígido.

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Semimonocasco

El diseño semimonocasco supera el problema de la relación resistencia-peso del fuselaje monocasco. Además de contar con encofrados, bastidores y mamparos, la construcción semimonocasco tiene la piel reforzada por miembros longitudinales.

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Carcasa reforzada

El armazón reforzado tiene la piel reforzada por un armazón completo de elementos estructurales.

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El fuselaje semimonocasco está construido principalmente de aleación de aluminio, aunque el acero y el titanio se encuentran en zonas de alta temperatura.
Las principales cargas de flexión las soportan los largueros. En los largueros se complementan con otros longitudinales denominados stringers. Los stringers son más más numerosos y ligeros que los largueros.

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Los elementos estructurales verticales se denominan mamparos, cuadernas y encofrados.  Los stringers son más pequeños y ligeros que los largueros y sirven de relleno. Tienen cierta rigidez, pero principalmente para dar forma y para fijar la piel. Los largueros, fuertes y pesados, sujetan los mamparos y los encofrados. Los mamparos y los encofrados sujetan los stringers. Todos estos se unen para formar una rígida al fuselaje.

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La piel está unida a los largueros, mamparos, y otros elementos estructurales y soporta parte de la carga. El grosor de la piel del fuselaje varía en función de la carga y las tensiones soportadas en un lugar determinado.

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Ventajas del fuselaje semimonocasco

El mamparo, las cuadernas, los largueros y los largueros ayudan en el diseño y la construcción de un fuselaje aerodinámico. Aumentan la resistencia y rigidez de la estructura.

Depende de muchos miembros estructurales para su resistencia y rigidez. Debido a su construcción de piel tensada, un fuselaje semimonocasco puede soportar daños y seguir siendo lo suficientemente fuerte para mantenerse unido.

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Los puntos del fuselaje se localizan mediante números de estación. La estación 0 suele estar situada en o cerca del morro del avión. Las demás estaciones se sitúan a distancias medidas (en pulgadas) a popa de la estación 0.

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Las alas desarrollan la mayor parte de la sustentación de un de un avión más pesado que el aire. Las estructuras de las alas soportan las cargas más pesadas de la estructura del avión. El ala debe construirse de forma que mantenga su forma aerodinámica en condiciones extremas de las maniobras de la carga alar.

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El ala es una armazón formada por largueros y costillas y recubierta de metal.

Largueros

Los largueros son los principales elementos estructurales del ala. Se extienden desde el fuselaje hasta la punta del ala. Todos los largueros soportan toda la carga del ala. Los largueros están diseñados para tener una gran resistencia a la flexión.

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Costillas

Las costillas dan forma a la sección del ala y transmiten la carga aerodinámica de la cubierta del ala a los largueros. Las costillas se extienden desde el borde de ataque hasta el borde de salida del ala.

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Falso larguero

Además de los largueros principales, algunas alas tienen un falso larguero para sostener los alerones y los flaps.

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El ala puede fijarse al fuselaje sin necesidad de refuerzos externos, como cables o puntales. Los distintos puntos del ala se localizan mediante la estación alar (WS) 0 está situada en la línea central del fuselaje, y todas las estaciones estaciones del ala se miden desde este punto. Las aeronaves más complejas pueden tener una variedad de dispositivos, como flaps de borde de ataque, slats, alerones y frenos de velocidad.

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SUPERFICIES ESTABILIZADORAS DE UNA AERONAVE

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SUPERFICIES ESTABILIZADORAS DE UNA AERONAVE

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Consisten en superficies aerodinámicas verticales y horizontales. Estos dos perfiles aerodinámicos, junto con el timón y los elevadores, forman la sección de cola.

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El estabilizador vertical

Mantiene la estabilidad de la aeronave alrededor de su eje vertical. Esto se conoce como estabilidad direccional. El estabilizador vertical normalmente sirve como base a la que se fija el timón.

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El estabilizador horizontal

Proporciona estabilidad a la aeronave sobre su eje lateral. Esto se conoce como estabilidad longitudinal. El estabilizador horizontal suele servir de base a la que se se fijan los elevadores.

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Son superficies aerodinámicas diseñadas para cambiar la actitud de la aeronave durante el vuelo. Estas superficies se dividen en tres grupos:

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Grupo primario

Los alerones se fijan al borde de salida de las alas. Controlan el movimiento de balanceo de la aeronave. Esta acción se conoce como control longitudinal.

Los elevadores están unidos al estabilizador horizontal y controlan el ascenso o descenso del avión. Esta acción se conoce como control lateral.

El timón está unido al estabilizador vertical. Se determina el vuelo horizontal (giro o guiñada del avión). Esta acción se conoce como control direccional.

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Grupo secundario

Las aletas de centrado son pequeños alerones empotrados en los bordes de salida de la superficie de control primaria. Cada aleta de centrado está unida a su superficie de control primaria, pero funciona mediante un mando independiente.

Las aletas de muelle utilizan para el mismo propósito que los actuadores hidráulicos. Se ayudan al piloto a mover una superficie de control mayor, como los alerones y los elevadores.

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Grupo auxiliar

Los flaps de ala reducen la velocidad de aterrizaje que a su vez acorta la longitud de la de aterrizaje. Además, sirve para reducir la longitud de la carrera de despegue.

Los spoilers se utilizan para disminuir la sustentación del ala. En posición replegada, están a ras de la piel del ala. En posición elevada, reducen en gran medida la sustentación del ala.

Los frenos de velocidad son superficies de control móviles que se utilizan para reducir la velocidad del avión antes de que aterrice.

Los slats son superficies de control móviles que se fijan al borde de ataque del ala. Cuando el slat está retraído, forma el borde de ataque del ala. Cuando el slat está abierto (extendido hacia delante), se crea una ranura entre la lama y el borde de ataque del ala. Se introduce aire de alta energía en la capa límite sobre la parte superior del ala. A bajas velocidades, esta acción mejora las características de control lateral. Esto permite controlar la aeronave a velocidades aerodinámicas por debajo de la velocidad normal de aterrizaje.

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Al igual que el fuselaje de una aeronave de ala fija, el fuselaje de un helicóptero puede ser de armazon de soldado soldada o de alguna forma de construcción monocasco.

Un helicóptero típico de la Armada, el H-60 incluye rotor principal, bimotor, rotor de cola inclinado tipo tractor, estabilizador controlable, tren de aterrizaje fijo, grúa de rescate, gancho de carga externo y pilones de armas.

El grupo de carrocería es una construcción semimonocasco totalmente metálico. Consiste en una piel de aluminio y titanio sobre un armazón de aluminio reforzado.

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El rotor principal (ala del rotor) y la cabeza del rotor (conjunto de buje) son idénticos, ya que sus funciones están estrechamente relacionadas. La planta motriz, transmisión, tren de transmisión, control de vuelo hidráulico y rotor trabajan todos juntos. Ninguno tiene una función sin la otra.

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Ala rotatoria

El rotor principal del H-60 tiene cuatro palas idénticas. Otros tipos de helicópteros pueden tener dos, cuatro, cinco, seis o siete hojas. Las palas de ala rotatoria están hechas de titanio, aleaciones de aluminio, fibra de vidrio, grafito, núcleo de nido de abeja, níquel y acero. Cada una tiene una chispa interna hueca, presurizada y llena de nitrógeno, presurizado y hueco, que recorre toda la pala.

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Conjunto de cabeza y cubo del rotor principal

La cabeza del rotor es totalmente articulada y gira mediante par de los motores a través del tren de transmisión y la caja de cambios o transmisión principal. Los mandos de vuelo y servos hidráulicos transmiten los movimientos a las palas del rotor. Los principales componentes de la cabeza del rotor son los conjuntos de buje y plato oscilante.

El plato cíclico consta de un disco giratorio (superior), parte estacionaria (inferior) con un conjunto de tijera y manguito separados por un cojinete. El plato cíclico permite deslizarse sobre el árbol de transmisión vertical del rotor principal y se monta encima de la transmisión principal.

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El manguito y los amortiguadores del eje y de las palas permiten movimiento limitado de las palas en relación con el buje. Estos movimientos se conocen como avance, retraso y aleteo.

El avance se produce durante la ralentización cuando las palas tienden a permanecer en movimiento.

El retraso es lo contrario del avance y se produce durante aceleración cuando la pala ha estado en reposo y tiende a permanecer en reposo.

Flap es la tendencia de la pala a elevarse con demandas de alta elevación al intentar enroscarse en el aire.

Los topes antialeteo y los topes de caída restringen el aleteo y el movimiento de giro de la cabeza del ala rotatoria y las palas a bajas revoluciones del rotor cuando se frena o se detiene.

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El control direccional y la acción antipar del helicóptero es proporcionada por el grupo del rotor de cola. Estos componentes son similares en función al rotor principal.

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Aeronautics Guide. (2023). Aircraft Empennage/Tail Section Structure. Aeronautics Guide: https://www.aircraftsystemstech.com/p/empennage-empennage-of-aircraft-is-also.html

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Home.iitk. (2023). AIRCRAFT BASIC CONSTRUCTION. CHAPTER 4: http://home.iitk.ac.in/~mohite/Basic_construction.pdf