¡Bang! ¿Podemos simular los impactos?
Los impactos son algo frecuente. Sean intencionados o accidentales, queremos entender el proceso y predecir su desarrollo, y ahí es donde la simulación nos presta su ayuda.
Leer más07-05-2019 | Publicado por Joaquín Martí
La industria aeronáutica genera una miríada de problemas que se benefician de la simulación y en Principia colaboramos en la resolución de muchos de ellos. Una consideración primordial en esa industria es el peso. En cada vuelo, cada kilo de peso ha de elevarse unos 10 km y luego llevarlo hasta su destino. En un avión comercial típico, cada kilo adicional implica un gasto de combustible de unos $300.000 por año.
La consecuencia es que, al diseñar aviones, se realizan todos los esfuerzos posibles por reducir el peso, manteniendo las prestaciones y seguridad requeridas. Y esos requisitos son de muchos tipos. Un ejemplo son los encuentros con aves, que pueden ocurrir especialmente cuando el avión se encuentra a baja altura, en el curso de operaciones de despegue y aterrizaje. Las superficies del avión deben ser capaces de soportar el impacto sin perforarse.
Los requisitos de certificación suelen imponer la realización de ensayos físicos, en los que patos anestesiados de 1,8 kg se aceleran para chocar con la estructura a unos 150 m/s. Aunque los ensayos físicos se precisen finalmente para la certificación, no sería práctico diseñar por prueba y error debido a los plazos y costes involucrados en la construcción y ensayo de especímenes representativos a escala real.
La respuesta es, por supuesto, la simulación. Pero aquí es donde la importancia de ahorrar peso viene a complicar el problema. En lugar de las aleaciones dúctiles de aluminio, con las que Principia empezó en tiempos sus cálculos de impacto de pájaro, ahora los bordes de ataque suelen ser de materiales compuestos más ligeros. Aunque su comportamiento no es sencillo, es razonablemente tratable hasta muy cerca del fallo, momento en que intervienen la anisotropía, rotura de fibras, delaminación y toda una serie de fenómenos complejos. Y como ahorrar un kilo es tan importante, no hay capacidad para nada que no se necesite estrictamente para hacer frente a los eventos de diseño; en otras palabras, hay total garantía de que los cálculos requeridos serán complejos, prácticamente al límite del estado del arte.
Principia ha llevado a cabo múltiples simulaciones de impactos de pájaro en bordes de ataque de aviones tanto comerciales como militares, con aleaciones de aluminio y con materiales compuestos. También, y quizá más importante desde el punto de vista de aprendizaje, hemos participado en dos proyectos de I+D europeos, CRASURV y CRAHVI, ambos orientados a la supervivencia de aviones tras sufrir impactos de pájaro, deshechos, granizo y otros obstáculos moderados.
Hay muchos casos de aviones afectados por impactos de pájaro en la estructura o por su ingestión en el motor. Quizá el más famoso es el Airbus A320 de US Airways que, ascendiendo desde su despegue en La Guardia en 2009, se topó con una bandada de gansos canadienses, sufrió una pérdida casi total de potencia en los dos motores y se vio obligado a amerizar en el río Hudson, amerizaje que afortunadamente pudo llevar a cabo con éxito.
Puedes estar convencido de que cualquier avión al que subas satisface todos los requisitos de diseño y que, para lograrlo, no utiliza ni un solo kilo de material que no sea imprescindible. Y de que, antes de los ensayos finales de certificación, la simulación fue exhaustivamente utilizada con objeto de alcanzar la seguridad requerida utilizando la mínima masa.