El fuselaje ( / ˈ f juː z əl ɑː ʒ / ; del francés fuselé "en forma de huso") es la sección principal del cuerpo de un avión . Tiene capacidad para tripulación , pasajeros o carga . En los aviones monomotor suele contener también un motor , aunque en algunos aviones anfibios el monomotor está montado sobre un pilón unido al fuselaje, que a su vez se utiliza como casco flotante . El fuselaje también sirve para posicionar las superficies de control y estabilización en relaciones específicas con las superficies de elevación , lo cual es necesario para la estabilidad y maniobrabilidad de la aeronave.
Este tipo de estructura todavía se utiliza en muchos aviones ligeros que utilizan vigas de tubos de acero soldados . También se puede construir una estructura de fuselaje con armadura de caja con madera, a menudo cubierta con madera contrachapada. Las estructuras de caja simples se pueden redondear agregando largueros livianos sostenidos, lo que permite que la cubierta de tela tenga una forma más aerodinámica o más agradable a la vista.
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Barnes Wallis utilizó elementos estructurales geodésicos para los Vickers británicos entre guerras y durante la Segunda Guerra Mundial para formar todo el fuselaje, incluida su forma aerodinámica. En este tipo de construcción, se enrollan múltiples tiras planas alrededor de las formadoras en direcciones espirales opuestas, formando una apariencia de cesta. Esta resultó ser liviana, fuerte y rígida y tenía la ventaja de estar hecha casi enteramente de madera. En Vickers Warwick se utilizó una construcción similar que utilizaba aleación de aluminio con menos material del que se requeriría para otros tipos estructurales. La estructura geodésica también es redundante y, por lo tanto, puede sobrevivir a daños localizados sin fallos catastróficos. Una tela que cubría la estructura completaba la capa aerodinámica (consulte el Vickers Wellington para ver un ejemplo de un avión de combate grande que utiliza este proceso). La evolución lógica de esto es la creación de fuselajes utilizando madera contrachapada moldeada, en la que se colocan varias láminas con la veta en diferentes direcciones para dar el tipo monocasco que se encuentra debajo.
En este método, la superficie exterior del fuselaje es también la estructura primaria. Una forma temprana típica de esto (ver Lockheed Vega ) se construyó usando madera contrachapada moldeada , donde las capas de madera contrachapada se forman sobre un "tapón" o dentro de un molde . Una forma posterior de esta estructura utiliza tela de fibra de vidrio impregnada con poliéster o resina epoxi como revestimiento, en lugar de madera contrachapada. Una forma simple de esto utilizada en algunos aviones construidos por aficionados utiliza espuma plástica expandida rígida como núcleo, con una cubierta de fibra de vidrio, lo que elimina la necesidad de fabricar moldes, pero requiere más esfuerzo en el acabado (ver Rutan VariEze ). Un ejemplo de un avión más grande de madera contrachapada moldeada es el caza/bombardero ligero De Havilland Mosquito de la Segunda Guerra Mundial . Ningún fuselaje de revestimiento de madera contrachapada es verdaderamente monocasco , ya que se incorporan elementos de refuerzo a la estructura para soportar cargas concentradas que, de otro modo, pandearían el revestimiento delgado. El uso de fibra de vidrio moldeada mediante moldes negativos ("hembra") (que dan un producto casi terminado) prevalece en la producción en serie de muchos planeadores modernos . El uso de materiales compuestos moldeados para estructuras de fuselaje se está extendiendo a grandes aviones de pasajeros como el Boeing 787 Dreamliner (mediante moldeo por presión sobre moldes hembra).
Este es el método preferido para construir un fuselaje totalmente de aluminio . En primer lugar, una serie de formadores con la forma de las secciones transversales del fuselaje se mantienen en posición sobre un soporte rígido . Estos formadores luego se unen con elementos longitudinales livianos llamados largueros . Éstos, a su vez, se recubren con una piel de chapa de aluminio, unida mediante remachado o pegado con adhesivos especiales. Luego, el dispositivo se desmonta y se retira de la estructura completa del fuselaje, que luego se equipa con cableado, controles y equipamiento interior, como asientos y compartimentos para equipaje. La mayoría de los aviones grandes modernos se construyen utilizando esta técnica, pero utilizan varias secciones grandes construidas de esta manera que luego se unen con sujetadores para formar el fuselaje completo. Dado que la precisión del producto final depende en gran medida del costoso montaje, esta forma es adecuada para la producción en serie, donde se deben producir muchos aviones idénticos. Los primeros ejemplos de este tipo incluyen los aviones civiles Douglas Aircraft DC-2 y DC-3 y el Boeing B-17 Flying Fortress . La mayoría de los aviones ligeros de metal se construyen mediante este proceso.
Tanto el monocasco como el semimonocasco se denominan estructuras de "piel estresada", ya que toda o una parte de la carga externa (es decir, de las alas y el empenaje, y de masas discretas como el motor) es absorbida por la cubierta de la superficie. Además, toda la carga de la presurización interna es transportada (como tensión cutánea ) por la piel externa.
La proporción de cargas entre los componentes es una elección de diseño dictada en gran medida por las dimensiones, la resistencia y la elasticidad de los componentes disponibles para la construcción y si un diseño está destinado o no a ser "autoguiado", sin requerir un dispositivo completo para la alineación.
Los primeros aviones se construían con estructuras de madera cubiertas de tela. A medida que los monoplanos se hicieron populares, las estructuras metálicas mejoraron su resistencia, lo que finalmente condujo a aviones con estructura totalmente metálica, con cubiertas metálicas para todas sus superficies exteriores; esto fue pionero en la segunda mitad de 1915 . Algunos aviones modernos están construidos con materiales compuestos para las principales superficies de control, las alas o todo el fuselaje, como el Boeing 787. En el 787, esto permite mayores niveles de presurización y ventanas más grandes para la comodidad de los pasajeros, así como un menor peso para reducir los costos operativos. . El Boeing 787 pesa 680 kg (1.500 lb) menos que si fuera un conjunto totalmente de aluminio. [ cita necesaria ]
Los parabrisas de la cabina del Airbus A320 deben resistir impactos de aves de hasta 350 nudos (650 km/h) y están hechos de vidrio reforzado químicamente . Generalmente se componen de tres capas o capas, de vidrio o plástico: las dos interiores tienen un espesor de 8 mm (0,3 pulgadas) cada una y son estructurales, mientras que la capa exterior, de unos 3 mm de espesor, es una barrera contra daños por objetos extraños y abrasión , a menudo con un revestimiento hidrófobo . Debe evitar el empañamiento en el interior de la cabina y descongelar a partir de −50 °C (−58 °F). Esto se hacía anteriormente con alambres delgados similares a la ventana trasera de un automóvil, pero ahora se logra con una capa transparente de nanómetros de espesor de óxido de indio y estaño colocada entre las capas, conductora de electricidad y, por lo tanto, transmisora de calor. El cristal curvo mejora la aerodinámica , pero los criterios de visión también necesitan cristales más grandes. El parabrisas de una cabina se compone de 4 a 6 paneles, de 35 kg (77 lb) cada uno en un Airbus A320 . A lo largo de su vida útil, un avión promedio pasa por tres o cuatro parabrisas , y el mercado se reparte equitativamente entre los OEM y el mercado de repuestos con mayores márgenes . [2]
Las ventanas de la cabina , hechas de vidrio acrílico estirado mucho más liviano que el vidrio , constan de múltiples paneles: uno exterior construido para soportar cuatro veces la presión máxima de la cabina, uno interior para redundancia y un panel protector cerca del pasajero. El acrílico es susceptible a agrietarse : aparece una red de finas grietas, pero se puede pulir para restaurar la transparencia óptica ; la eliminación y el pulido generalmente se realizan cada 2 o 3 años para las ventanas sin revestimiento. [2]
Los aviones de " ala volante ", como el Northrop YB-49 Flying Wing y el bombardero Northrop B-2 Spirit, no tienen fuselaje separado; en cambio, lo que sería el fuselaje es una porción engrosada de la estructura del ala.
Por el contrario, ha habido un pequeño número de diseños de aviones que no tienen ala separada, sino que utilizan el fuselaje para generar sustentación. Los ejemplos incluyen los diseños experimentales de cuerpos elevadores de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio y el Vought XF5U-1 Flying Flapjack .
Un cuerpo de ala combinado puede considerarse una mezcla de lo anterior. Lleva la carga útil en un fuselaje produciendo sustentación. Un ejemplo moderno es el Boeing X-48 . Uno de los primeros aviones que utilizó este enfoque de diseño es el Burnelli CBY-3 , cuyo fuselaje tenía forma de perfil aerodinámico para producir sustentación.
