Diseño de mamparo Ariane 5 evaluado para aviones Airbus


Habilitación y soporte

01/03/2021
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Se ha probado una versión adaptada de un mamparo compuesto que protege a los satélites durante su ascenso en el vehículo de lanzamiento Ariane 5 desarrollado por la ESA para su servicio a bordo de aviones Airbus de pasillo único. Instalado en el cono de la cola trasera, serviría como un cortafuegos para proteger a los pasajeros en caso de que el motor de la unidad de potencia auxiliar trasera se incendie o se rompa el mamparo de presión de la cabina principal.

Despegue del Ariane 5

Especialista español en estructuras CITD colaboró ​​en el diseño del mamparo Ariane 5 con Airbus Defence and Space España y trabajó con la Oficina de Transferencia de Tecnología y Patentes de la ESA (TTPO) para probar la viabilidad de transferir el diseño del lanzacohetes a un avión de pasajeros.

(*5*), explica Marta García Cosío de CITD.

“Pero la versión original era una tela de fibra de vidrio sostenida por anillos y sujetadores de aluminio macizos. Era muy complicado de manipular e integrar, por lo que se veía como una oportunidad de mejora. En consecuencia, analizamos el uso de polímero reforzado con fibra de carbono, CFRP, aunque a su vez aparecieron nuevos desafíos «.

Cortafuegos CFRP con conductos y sensores de incendios

El CFRP, fuerte pero ligero, se fabrica fundiendo resina plástica con fibras de carbono entrelazadas para mayor robustez, siguiendo un enfoque similar al del hormigón reforzado con acero. Se puede moldear en formas rígidas complejas, como los cuerpos aerodinámicos de los automóviles de Fórmula Uno, o las puntas de las alas o las narices de muchos aviones modernos, y las carcasas sólidas de los motores de cohetes del Ariane 6 de Europa.

“Creamos una forma ondulada eficaz para hacer que el mamparo de CFRP plano sea rígido y autoportante, además de resistente a la presión”, añade Marta. «Luego voló por primera vez a bordo del Ariane 5 en 2020 y ahora es la línea de base para este lanzador, así como para el próximo Ariane 6».

Molde para lanzar cortafuegos

Pero el equipo de CITD pensó que el diseño de ‘pétalo arrugado’ también tenía potencial para un uso más amplio, explica Marta: “Ya teníamos contactos con Airbus y nos parecía obvio que esto también sería adecuado para la aviación comercial. Presionamos y presionamos y finalmente, gracias a la participación de la ESA, tuvimos la oportunidad de intentarlo «.

CITD trabajó con TTPO, inicialmente a través de un proyecto de viabilidad, luego un seguimiento Proyecto de prueba de concepto que culminó con el prototipo de mamparo de 2 m de diámetro que se probó con éxito en Airbus, incorporando interfaces de fuselaje críticas, como conductos de purga de aire y combustible y sensores de incendio.

El ingeniero estructural de la ESA, Shumit Das, asesoró sobre el proyecto: “Se eligió cuidadosamente el mamparo candidato a reemplazar. No queríamos tocar los mamparos primarios para mantener la presión en la cabina, sino que elegimos un mamparo secundario en popa, un cortafuegos adyacente al pequeño motor de turbina de gas que proporciona energía mientras la aeronave está en tierra, brindando protección en el suelo. caso de que estos motores se incendien.

Instalación de cortafuegos en el fuselaje de Airbus

“El mamparo actual es una pieza plana de titanio con cientos de sujetadores y refuerzos necesarios para evitar que colapse, lo que implica un largo proceso de instalación. Lo que ha hecho el equipo del proyecto es cambiar esto por una sola pieza de material compuesto, hecha exactamente con la forma correcta con todos los orificios necesarios para los conductos de energía y combustible y los sensores de incendio. Al ahorrar horas a la vez, esto podría tener un gran impacto cuando se trata de integrar docenas de aviones por mes «.

El proyecto Proof of Concept fue supervisado para la ESA por la oficial de Transferencia de Tecnología, Mercedes Sánchez Alvarez: “La verificación de ajuste de Airbus España fue el momento de la verdad. Siempre se necesita un esfuerzo para reemplazar una pieza heredada, y si a los equipos de fabricación involucrados no les gusta nuestro demostrador, entonces no estarán interesados ​​en llevarlo más lejos. La buena noticia es que las instalaciones del sistema fueron bien, y CITD ahora está considerando llevar el concepto más lejos, al mismo tiempo que Airbus está diseñando su próxima generación de aviones «.

“Este nuevo cortafuegos CFRP es un concepto estructural revolucionario muy prometedor que será considerado para la próxima generación de aviones”, afirma Javier Vázquez del equipo de investigación y tecnología de Airbus.

Cortafuegos CFRP probado para Airbus

Este próximo camino incluiría pruebas de sobrepresión y fuego, y consideración de opciones de escala de fabricación. El demostrador de mamparo se fundió con material compuesto de grado automotriz, por ejemplo, en lugar del material de grado aeronáutico más costoso.

“Hicimos esto para mantener bajos los costos, pero Airbus dijo que tal vez sea una buena idea y que cualquier versión operativa podría hacerse de la misma manera”, agrega Marta. «Porque la empresa también está buscando reducir los costos, y si el mamparo existente cumple con todos los requisitos de rendimiento, ¿por qué no?»

Tommaso Ghidini, director de la División de Estructuras, Mecanismos y Materiales de la ESA, comenta: “Este es un gran ejemplo del tipo de iniciativa que atraviesa disciplinas y sectores industriales. Al seleccionar la forma correcta con los materiales adecuados, los ingenieros espaciales pueden combinar la forma con la función, hacer más con menos para nuestros proyectos y transmitir una mayor eficiencia a los sectores terrestres también ”.



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