Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Aeronáuticabibing.us.es/proyectos/abreproy/60391/fichero/Estudio+y...estudio de la vida e inventos de los hermanos Wright, centrado en la estructura

11

Equation Chapter 1 Section 1

Proyecto Fin de Carrera

Ingeniería Aeronáutica

Estudio y modelado en CATIA V5 R19 del

Wright Flyer I: estructura deslizante, timón

delantero y timón trasero

Autor: Alejandro Quintana Lapeira

Tutor: María Gloria Del Río Cidoncha

Dep. Ingeniería Gráfica

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2016

Proyecto Fin de Carrera

Ingeniería Aeronáutica

Estudio y modelado en CATIA V5 R19 del

Wright Flyer I: estructura deslizante, timón

delantero y timón trasero

Autor:

Alejandro Quintana Lapeira

Tutor

María Gloria del Río Cidoncha

Dep. Ingeniería Gráfica

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2016

Proyecto Fin de Carrera: Estudio y modelado en CATIA V5 R19 del Wright Flyer I: estructura deslizante, timón delantero y timón trasero

Autor: Alejandro Quintana Lapeira

Tutor: María Gloria del Río Cidoncha

El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificación de:

Sevilla, 2016

El Secretario del Tribunal

Para los que me han apoyado

día a día durante esta etapa y

para los que se fueron

dándome fuerzas para seguir.

i

RESUMEN

En la actualidad es un hecho que el hombre pueda volar, pero hace poco más de 100 años parecía una tarea casi imposible realizar. El “Estudio y Modelado en CATIA V5 R19 del Wright Flyer I: estructura deslizante, timón delantero y timón trasero” forma parte de un proyecto propuesto para recrear el primer avión controlable en la historia de la aviación: el aeroplano el construido por los hermanos Wright en 1903 (el Flyer I) y estudiar en detalle sus componentes.

En este documento se incluye un contexto histórico en referencia a dicha aeronave, así como un estudio de la vida e inventos de los hermanos Wright, centrado en la estructura central o deslizante y en los timones de dirección y profundidad.

También incluye una recreación virtual en CATIA de dichos elementos modelados a partir del conjunto de planos National Air and Space Museum Drawings [1].

ii

ABSTRACT

Nowadays it’s a fact that men can fly, but just one hundred years ago this seemed to be an almost impossible task. The “Study and modeling in CATIA V5 R19 of the Wright Flyer I: skid structure, front rudder and rear rudder” is part of a proposed project to recreate the first controllable aeroplane in human history: the first aircraft built by the Wright brothers in 1903 (the Flyer I) and to study in details its parts.

This document includes an historical context regarding this aeroplane, as well as a study of the Wright brothers’ life and inventions focused on the skid structure, front and rear rudder.

It’s also included a virtual reproduction in CATIA of these components modeled after the set National Air and Space Museum Drawings [1].

iii

ÍNDICE

Resumen i

Abstract ii

Índice iii

Índice de Tablas v

Índice de figuras vi

Notación ix

1 Introducción 1

2 Los hermanos Wright y la historia de la aviación 3 2.1 Cronología de la aeronáutica ante de los Wright 3 2.2 Los Hermanos Wright [3] 4

2.2.1 La familia Wright de Dayton 4 2.2.2 Primeras lecciones de vuelo 5 2.2.3 Desarrollo de los primeros modelos 7 2.2.4 Primera máquina voladora a motor: 11 2.2.5 Frutos de la invención: 14

2.3 Cronología de la aeronáutica después de los Wright 14

3 Estructura central y timones de dirección y de profundidad 17 3.1 Timones de dirección y de profundidad 17

3.1.1 Timón de profundidad [8]: 17 3.1.2 Timón de dirección: 19

3.2 Estructura deslizante 21

4 Herramientas de Diseño e Ingeniería 23 4.1 Tecnologías CAD y CAM [13] [14] [16]. 23 4.2 SOFTWARE COMERCIALES MÁS DESTACADOS EN EL SECTOR AERONÁUTICO 24

4.2.1 Siemens NX : 24 4.2.2 Catia [17]: 24 4.2.3 Solidworks: 25

5 Modelado de la estructura deslizante y de los timones de profundidad y dirección del Flyer I en CATIA V5 27

5.1 Introducción 27 5.1.1 Elementos de sujección 27

5.2 Estructura Deslizante 33 5.2.1 Subestructura Izquierda 34 5.2.2 Resto de componentes 40

5.3 Estructura del timón de dirección 45 5.3.1 Timón de dirección 45 5.3.2 Resto de componentes 52

5.4 Estructura del timón de profundidad 56 5.4.1 Timón de profundidad 57 5.4.2 Componentes estructurales y barra de mando 68 5.4.3 Montaje de las partes 74

5.5 Ensamblaje de los bloques 76

6 CONCLUSIONES 81 6.1 Los hermanos Wright 81 6.2 Planos del NASM [1] 81

iv

6.3 Uso del software 82 6.4 Posibles mejoras 84 6.5 Aplicaciones futuras 84

Anexo I: Índice de planos 87

Anexo II: Tabla de adaptaciones y dimensiones de los tornillos, tuercas, arandelas y clavos del Flyer I 89

7 Referencias 91

v

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1. LISTADO DE PLANOS [1] USADOS EN EL MODELADO ................................................................... 1 TABLA 2. CRONOLOGÍA DE LA AVIACIÓN ANTES DE LA INVENCIÓN DEL FLYER I [4] .................................... 3 TABLA 3. CRONOLOGÍA DE LA AVIACIÓN DESPUÉS DE LA INVENCIÓN DEL FLYER I ................................... 14 TABLA 4. HERRAMIENTAS DE CAX [15] .................................................................................................. 23 TABLA 5. DIMENSIONES DE LAS BARRAS DE LA ILUSTRACIÓN 87 ............................................................ 67 TABLA 6. ADAPTACIONES Y MEDIDAS DE LOS TORNILLOS PARA UNIONES METÁLICAS DE CABEZA REDONDA

[22] ............................................................................................................................................... 89 TABLA 7. ADAPTACIONES Y MEDIDAS DE LOS TIRAFONDOS DE CABEZA PLANA [23] ................................. 89 TABLA 8. ADAPTACIONES Y MEDIDAS DE LAS TUERCAS HEXAGONALES [24]............................................ 90 TABLA 9. ADAPTACIONES Y MEDIDAS DE LAS TUERCAS CUADRADAS [25] ............................................... 90 TABLA 10. ADAPTACIONES Y MEDIDAS DE LAS ARANDELAS [26] ............................................................. 90 TABLA 11. ADAPTACIONES Y MEDIDAS DE LOS CLAVOS DE CABEZA PLANA [27] ...................................... 90

vi

ÍNDICE DE FIGURAS

ILUSTRACIÓN 1. 'HELICÓPTERO' DE LEONARDO DA VINCI [5] E IMAGEN DE OTTO LILIENTHAL EN UNO DE

SUS VUELOS EN 1895 [6] ................................................................................................................. 4 ILUSTRACIÓN 2. VAN CLEVE, UNO DE LOS TRES MODELOS DE BICICLETAS DISEÑADO Y CONSTRUIDO POR

LOS WRIGHT [3]............................................................................................................................... 5 ILUSTRACIÓN 3. IMAGEN DE LA COMETA DE 1899 [7] ............................................................................... 7 ILUSTRACIÓN 4. IMAGEN EL PLANEADOR DE 1900 [7] ............................................................................... 8 ILUSTRACIÓN 5. IMAGEN DE LAS INMENSAS DUNAS DE ARENA DE KITTY HAWK [3] .................................... 9 ILUSTRACIÓN 6. TÚNEL DE VIENTO CONSTRUIDO POR LOS HERMANOS WRIGHT EN 1901 [3] .................. 10 ILUSTRACIÓN 7. IMAGEN DEL PLANEADOR DE 1902 [7] ........................................................................... 11 ILUSTRACIÓN 8. AEROPLANO DE 1903, GIRO DE LAS HÉLICES EN DIRECCIÓN OPUESTAS [1] ................... 12 ILUSTRACIÓN 9. IMAGEN DE ORVILLE TUMBADO ABANDONANDO EL MONORRAÍL Y DESPEGANDO PARA LA

PRUEBA DE 12 SEGUNDOS [3] ........................................................................................................ 12 ILUSTRACIÓN 10. EL AEROPLANO DE 1903: ZONA CENTRAL Y DELANTERA [3] ........................................ 13 ILUSTRACIÓN 11. EL AEROPLANO DE 1903: ZONA TRASERA Y MOTOR [3] ............................................... 13 ILUSTRACIÓN 12. EVOLUCIÓN DEL TIMÓN DELANTERO EN LAS DIFERENTES AERONAVES DE LOS WRIGHT

[9] ................................................................................................................................................. 18 ILUSTRACIÓN 13. DETALLE DEL ELEVADOR FRONTAL DEL FLYER I [8] ..................................................... 18 ILUSTRACIÓN 14. IMAGEN DOBLE ALETA FIJA. PLANEADOR 1902 [11]..................................................... 19 ILUSTRACIÓN 15. ELIMINACIÓN DE UNA DE LAS ALETAS. MODIFICACIÓN DE OCTUBRE. PLANEADOR 1902

[12] ............................................................................................................................................... 20 ILUSTRACIÓN 16. DE NUEVO DOBLE ALETA PERO UNIDA AL SISTEMA DE TORSIÓN DEL ALA. FLYER I, 1903

[7] ................................................................................................................................................. 20 ILUSTRACIÓN 17. RECUBRIMIENTO TEXTIL TIMÓN DE PROFUNDIDAD [10] ................................................ 21 ILUSTRACIÓN 18. IMAGEN DEL FLYER I APOYANDO LA ESTRUCTURA DESLIZANTE EN LA PLATAFORMA

RODANTE DEL MONORRAÍL [12] ...................................................................................................... 21 ILUSTRACIÓN 19. EJEMPLO DE NOTACIÓN DE TORNILLOS PARA UNIONES METÁLICAS EN LOS PLANOS DEL

NASM [1] ...................................................................................................................................... 28 ILUSTRACIÓN 20. DIMENSIONES CARACTERÍSTICAS DEL TORNILLO U85R5400750 [22] ......................... 29 ILUSTRACIÓN 21. DEFINICIÓN DE PARÁMETROS EN CATIA V5 ............................................................... 29 ILUSTRACIÓN 22. INTRODUCCIÓN DE UNA TABLA CON LOS VALORES DE LOS PARÁMETROS EN CATIA V5

..................................................................................................................................................... 30 ILUSTRACIÓN 23. EJEMPLO DE NOTACIÓN PARA LOS TIRAFONDOS EN [1] ............................................... 31 ILUSTRACIÓN 24. DIMENSIONES CARACTERÍSTICAS DEL TORNILLO WGR 0520 [23] ............................... 31 ILUSTRACIÓN 25. DIMENSIONES CARACTERÍSTICAS DE LAS TUERCAS HEXAGONALES Y CUADRADAS [25]

[24] ............................................................................................................................................... 32 ILUSTRACIÓN 26. DIMENSIONES CARACTERÍSTICAS DE LA ARANDELA U125716 [26] .............................. 32 ILUSTRACIÓN 27. DIMENSIONES CARACTERÍSTICAS DE LOS CLAVOS [27] ............................................... 33 ILUSTRACIÓN 28. EJEMPLOS DE CLAVOS DE CABEZA PLANA SIN ACOTAR ENCONTRADO EN LOS PLANOS 33 ILUSTRACIÓN 29. VISTA DE LA SUBESTRUCTURA IZQUIERDA PERTENECIENTE A LA ESTRUCTURA

DESLIZANTE ................................................................................................................................... 34 ILUSTRACIÓN 30. DIMENSIONES DE LAS BARRAS VERTICALES Y DIAGONALES DE LA SUBESTRUCTURA

IZQUIERDA ..................................................................................................................................... 35 ILUSTRACIÓN 31. DISEÑO DE LA BARRA HORIZONTAL DE LA SUBESTRUCTURA IZQUIERDA ...................... 35 ILUSTRACIÓN 32. SUPERFICIE Y LÍNEA AUXILIAR EN EL DISEÑO DEL ALAMBRE ENROLLADO ..................... 36 ILUSTRACIÓN 33. CHAPAS REALIZADAS CON LA HERRAMIENTA BEND FROM FLAT (IZQUIERDA) Y CON WALL

ON EDGE (DERECHA) ..................................................................................................................... 37 ILUSTRACIÓN 34. CHAPA REALIZADA CON EL COMANDO EXTRUSION ...................................................... 37 ILUSTRACIÓN 35. INCONGRUENCIA DE MEDIDAS EN LA CHAPA 1 DE LA SUBESTRUCTURA IZQUIERDA ...... 38 ILUSTRACIÓN 36. ERRORES EN LA ACOTACIÓN DE LA CHAPA 4 DE LA SUBESTRUCTURA IZQUIERDA ........ 38 ILUSTRACIÓN 37. CHAPA 6 DE LA SUBESTRUCTURA IZQUIERDA SIN ACOTAR .......................................... 38 ILUSTRACIÓN 38. CORREA DE REFUERZO EN LA SUBESTRUCTURA IZQUIERDA ....................................... 39 ILUSTRACIÓN 39. ALAMBRE DE UNIÓN ENTRE LA BARRA HORIZONTAL Y LA ESTRUCTURA DEL TIMÓN DE

DIRECCIÓN .................................................................................................................................... 40

vii

ILUSTRACIÓN 40. REPRESENTACIÓN DE LOS PATINES Y LA BARRA CENTRAL DE LA ESTRUCTURA

DESLIZANTE ................................................................................................................................... 40 ILUSTRACIÓN 41. FALTA DE ACOTACIÓN Y ERROR EN LA REPRESENTACIÓN DE LA BARRA CENTRAL ........ 41 ILUSTRACIÓN 42. CREACIÓN DE LA GUÍA DE UNO DE LOS EXTREMOS DEL TIRANTE DE LA SUBESTRUCTURA

IZQUIERDA ..................................................................................................................................... 42 ILUSTRACIÓN 43. GENERACIÓN DE LA SUPERFICIE DEL TIRANTE DE LA ESTRUCTURA DESLIZANTE CON EL

COMANDO SWEEP ......................................................................................................................... 43 ILUSTRACIÓN 44. DISEÑO FINAL DEL TIRANTE DE LA ESTRUCTURA CENTRAL. VISTA DE UNO DE LOS

EXTREMOS DE UNIÓN ..................................................................................................................... 43 ILUSTRACIÓN 45. ELEMENTOS DE UNIÓN DE LA PARTE FRONTRAL DE LA ESTRUCTURA DESLIZANTE CON

LOS LARGUEROS DEL ALA .............................................................................................................. 44 ILUSTRACIÓN 46. VISTA DE LA ESTRUCTURA DESLIZANTE MODELADA EN CATIA V5 .............................. 44 ILUSTRACIÓN 47. VISTA DEL PANEL DE DIRECCIÓN DEL FLYER I DISEÑADO EN CATIA V5....................... 45 ILUSTRACIÓN 48. INDICACIÓN DEL MONTAJE DE LOS CLAVOS DESPUÉS DE INTRODUCIR LAS BARRAS EN LA

TELA .............................................................................................................................................. 46 ILUSTRACIÓN 49. SECCIÓN TRANSVERSAL DEL RECUBRIMIENTO TEXTIL DEL TIMÓN DE DIRECCIÓN ......... 46 ILUSTRACIÓN 50. SUJECCIÓN ENTRE LA TELA Y LA BARRA CENTRAL DEL PANEL DEL TIMÓN DE DIRECCIÓN

..................................................................................................................................................... 47 ILUSTRACIÓN 51. VISTA INTERIOR DEL PANEL DEL TIMÓN DE DIRECCIÓN ................................................ 47 ILUSTRACIÓN 52. DISEÑO DE LAS TRAVIESAS Y LA BARRA DE UNIÓN DE LOS PANELES ............................ 48 ILUSTRACIÓN 53. ENSAMBLAJE DE LOS PANELES CON LAS BARRAS DEL TIMÓN DE DIRECCIÓN ................ 48 ILUSTRACIÓN 54. ENSAMBLAJE DE LOS PANELES CON LA TRAVIESA INFERIOR EN EL TIMÓN DE DIRECCIÓN

..................................................................................................................................................... 49 ILUSTRACIÓN 55. ENSAMBLAJE DE LOS PANELES CON LA TRAVIESA SUPERIOR EN EL TIMÓN DE DIRECCIÓN

..................................................................................................................................................... 49 ILUSTRACIÓN 56. EMPLAZAMIENTO DE LOS TIRANTES EN EL TIMÓN DE DIRECCIÓN ................................. 50 ILUSTRACIÓN 57. EXTREMO DE UNIÓN DEL TIRANTE EN EL TIMÓN DE DIRECCIÓN .................................... 50 ILUSTRACIÓN 58. UNIÓN DEL TIRANTE AL CENTRO DEL PANEL EN EL TIMÓN DE DIRECCIÓN ..................... 51 ILUSTRACIÓN 59. ALAMBRE DE CONEXIÓN DEL TIMÓN DE DIRECCIÓN CON LAS BARRAS EN FORMA DE V . 52 ILUSTRACIÓN 60. UNIÓN DE LA TRAVIESA SUPERIOR CON LA BARRA EN V EN LA ESTRUCTURA DEL TIMÓN

DE DIRECCIÓN ............................................................................................................................... 52 ILUSTRACIÓN 61. UNIÓN DE LA TRAVIESA INFERIOR CON LA BARRA EN V EN LA ESTRUCTURA DEL TIMÓN

DE DIRECCIÓN ............................................................................................................................... 53 ILUSTRACIÓN 62. EXTREMO DE LAS BARRAS CON FORMA DE V QUE CONECTA CON LA ESTRUCTURA

DESLIZANTE ................................................................................................................................... 53 ILUSTRACIÓN 63. INCONGRUENCIAS EN LA ACOTACIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LA TRAVIESA SUPERIOR . 54 ILUSTRACIÓN 64. ERRORES EN LOS PLANOS DEL NASM [1] REFERENTES A LA BARRA CON FORMA DE V

INFERIOR DEL TIMÓN DE DIRECCIÓN ............................................................................................... 55 ILUSTRACIÓN 65. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DEL TIMÓN DE DIRECCIÓN EN CATIA V5 ......................... 56 ILUSTRACIÓN 66. PANEL DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD SIN EL RECUBRIMIENTO TEXTIL ........................... 57 ILUSTRACIÓN 67. ESCUADRA DE UNIÓN DE LOS BASTIDORES Y EL CORTE DE LAS PUNTAS DE LOS MISMOS

..................................................................................................................................................... 58 ILUSTRACIÓN 68. UNIÓN DE LAS COSTILLAS CON EL BASTIDOR DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD ................. 58 ILUSTRACIÓN 69. SUPERFICIES GENERADAS CON UN OFFSET A PARTIR DE LAS COMPONENTES DEL

ESQUELETO DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD ...................................................................................... 60 ILUSTRACIÓN 70. SUPERFICIES QUE SE CONSIDERAN PLANAS EN EL DISEÑO DE CATIA V5 ................... 60 ILUSTRACIÓN 71. MODELADO DE LAS SUPERFICIES CONSIDERADAS PLANAS .......................................... 61 ILUSTRACIÓN 72. FORMA DEL BOLSILLO DE LOS BASTIDORES EN EL RECUBRIMIENTO TEXTIL .................. 61 ILUSTRACIÓN 73. MODELADO DE LA UNIÓN ENTRE SUPERFICIES PLANAS Y SUPERFICIES DEL BASTIDOR . 62 ILUSTRACIÓN 74. FORMA DEL BOLSILLO QUE ENVUELVE AL LARGUERO DEL PANEL DEL TIMÓN DE

PROFUNDIDAD ............................................................................................................................... 62 ILUSTRACIÓN 75. MODELADO DE LA SUPERFICIE DEL BOLSILLO PARA EL LARGUERO DEL TIMÓN DE

PROFUNDIDAD ............................................................................................................................... 63 ILUSTRACIÓN 76. DISEÑO FINAL DEL RECUBRIMIENTO TEXTIL DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD. PARTE

INTERIOR ....................................................................................................................................... 63 ILUSTRACIÓN 77. CARA INTERIOR DEL PANEL DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD ........................................... 64 ILUSTRACIÓN 78. MODELADO DE LA CHAPA ENROLLADA EN EL BALANCÍN DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD .. 65

viii

ILUSTRACIÓN 79. DISEÑO EN CATIA V5 DEL BALANCÍN DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD ............................ 65 ILUSTRACIÓN 80. MODELADO DE LA RUEDA DEL SISTEMA DE MANDO DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD ........ 65 ILUSTRACIÓN 81. DISEÑO EN CATIA V5 DEL SISTEMA DE MANDO DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD ............. 66 ILUSTRACIÓN 82. DIMENSIONES CARACTERÍSTICAS DE LAS BARRAS QUE CONECTAN LOS PANELES Y EL

SISTEMA DE MANDO DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD .......................................................................... 66 ILUSTRACIÓN 83. UNIÓN DE LOS TIRANTES A LOS PANELES DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD ...................... 67 ILUSTRACIÓN 84. DISEÑO EN CATIA V5 DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD. VISTA TRASERA EN PERSPECTIVA

..................................................................................................................................................... 68 ILUSTRACIÓN 85. VISTAS EN EL PLANO E-2 [1] DE LA BARRA CON FORMA DE L ....................................... 68 ILUSTRACIÓN 86. CURVATURA DE LAS BARRAS DIAGONALES DE LA ESTRUCTURA DEL TIMÓN DE

PROFUNDIDAD ............................................................................................................................... 69 ILUSTRACIÓN 87. UNIONES DE LAS BARRAS DIAGONALES DE LA ESTRUCTURA DEL TIMÓN DE

PROFUNDIDAD ............................................................................................................................... 70 ILUSTRACIÓN 88. MODELADO EN CATIA V5 DE LA BARRA DE MANDO DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD ....... 71 ILUSTRACIÓN 89. VISTA DE LA BARRA DE MANDO REAL USADA EN EL FLYER I [29] .................................. 71 ILUSTRACIÓN 90. MEDIDAS DEL ESLABÓN TIPO SASH DEL MODELO TOMADO EN [29] .............................. 72 ILUSTRACIÓN 91. MODELADO EN CATIA V5 DE LA CADENA DEL CONTROL DE MANDO DEL TIMÓN DE

PROFUNDIDAD ............................................................................................................................... 72 ILUSTRACIÓN 92. UNIÓN DE LA BARRA DE MANDO CON LA DIAGONAL MENOR Y CON LA CADENA DE LA

ESTRUCTURA DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD ................................................................................... 73 ILUSTRACIÓN 93. UNIÓN DE LA BARRA L CON EL PATÍN, LA DIAGONAL MAYOR Y EL TIRANTE EN LA

ESTRUCTURA DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD ................................................................................... 73 ILUSTRACIÓN 94. VISTA EXPLOTADA DEL BUJE DE LA ESTRUCTURA DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD .......... 74 ILUSTRACIÓN 95. VISTA DEL BUJE REAL USADO EN EL FLYER I [29] ........................................................ 74 ILUSTRACIÓN 96. BISAGRA DE UNIÓN DEL ESTABILIZADOR A LAS BARRAS EN L ....................................... 75 ILUSTRACIÓN 97. UNIÓN DEL ESTABILIZADOR CON LA BARRA EN L ......................................................... 75 ILUSTRACIÓN 98. VISTA DEL MODELADO EN CATIA V5 DE LA ESTRUCTURA DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD

..................................................................................................................................................... 76 ILUSTRACIÓN 99. ENSAMBLAJE DE LA ESTRUCTURA DESLIZANTE Y LA DEL TIMÓN DE PROFUNDIDAD ....... 77 ILUSTRACIÓN 100. VISTA DEL ENSAMBLAJE DE LA ESTRUCTURA DEL TIMÓN DE DIRECCIÓN Y LA

ESTRUCTURA CENTRAL EN [1] ........................................................................................................ 77 ILUSTRACIÓN 101. VISTA DEL ENSAMBLAJE DE LA ESTRUCTURA DEL TIMÓN DE DIRECCIÓN Y LA

ESTRUCTURA DESLIZANTE EN EL MODELO DE CATIA V5 ................................................................ 78 ILUSTRACIÓN 102. VISTA EN PERSPECTIVA DE LA ESTRUCTURA COMPLETA DISEÑADA EN CATIA V5 ..... 78 ILUSTRACIÓN 103. PERFIL DE LA ESTRUCTURA COMPLETA DISEÑADA EN CATIA V5 .............................. 79 ILUSTRACIÓN 104. ALZADO DE LA ESTRUCTURA COMPLETA DISEÑADA EN CATIA V5 ............................ 79 ILUSTRACIÓN 105. PLANTA DE LA ESTRUCTURA COMPLETA DISEÑADA EN CATIA V5 ............................. 80 ILUSTRACIÓN 106. PRIMER MODELADO REALIZADO DEL RECUBRIMIENTO TEXTIL DEL TIMÓN DE

PROFUNDIDAD ............................................................................................................................... 83

ix

NOTACIÓN

NASM National Air and Space Museum: Museo Nacional del Aire y el Espacio

CAx Computer-aided technologies: Tecnologías asistidas por ordenador

UNC Unified National Coarse

UNF Unified National Fine

UNEF Unified National Extra Fine

USS United States Standard

TPI Threads Per Inch

Estudio y modelado en CATIA V5 R19 del Wright Flyer I: estructura deslizante, timón delantero y trasero

1

1 INTRODUCCIÓN

El proyecto que se presenta en este documento nació de la idea de uno de los alumnos de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla que, estando interesado en el aeroplano de los hermanos Wright de 1903, compró una copia de los 50 planos disponibles en el National Air and Space Museum (Maryland, EE.UU.) [1].

Cuando los hermanos Wright eran pequeños, su padre les regaló un pequeño juguete de un helicóptero propulsado por una goma elástica. Dicho juguete, motivó a los hermanos a plantearse la posibilidad de si un humano podría volar tal y como lo hacía el pequeño juguete. Aunque nunca estudiaron, eran unos genios ingenieriles. Gracias a esta vocación y a la motivación por la idea de volar, los hermanos se informaron de todos los estudios realizados en el mundo aeronáutico y se lanzaron a desarrollar prototipos de planeadores. Es así como empezó todo, los primeros en desarrollar un aeroplano con control completo.

Dado que esta aeronave marcó un antes y un después en la historia de la aeronáutica, se propuso al departamento de Ingeniería Gráfica de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla, el “Estudio y Modelado del Wright Flyer I”. En él, se incluiría un estudio de los componentes de dicho avión y una reconstrucción digital de éstos tomando como base el conjunto de planos adquiridos National Air and Space Museum Drawings (1986, 1990) [1].

Una vez propuesto el “Estudio y Modelado del Wright Flyer I” y, viendo la gran carga de trabajo que requería, se dispuso a dividirlo en varios proyectos fin de carrera. Este documento es el relativo al estudio y modelaje del timón de profundidad, timón de dirección y estructura deslizante o central.

Para la realización del modelaje digital se ha hecho uso del software CATIA V5 (release 19) y de los siguientes planos del NASM [1]:

Tabla 1. Listado de planos [1] usados en el modelado

D1 Detalles y montaje de la estructura deslizante

D2 Vista de los detalles estructurales y elementos de conexión – Parte derecha

D3 Vista de los detalles estructurales y elementos de conexión – Parte izquierda

D4 Patines y elementos de conexión

E1 Montaje de la estructura soporte del timón delantero

E2 Detalles y montaje de la subestructura soporte del timón delantero

E3 Barras, patines y otros elementos de la subestructura soporte del timón delantero

E4 Cubierta del timón delantero e instalación

E5 Estructura del timón delantero y montaje

E6 Detalles de la estructura de los balancines y ejes de control del timón delantero

E7 Detalles de la estructura de la barra de mando

F1 Ensamblaje de la estructura completa del timón trasero e instalación

F2 Estructura del timón trasero y elementos de conexión

F3 Soportes superior e inferior del timón trasero

Introducción

2

Dicho grupo de planos se puede consultar en el Anexo I.

En todos ellos se usa el Sistema Imperial de medida, no obstante, se decidió trabajar con las medidas del Sistema Internacional de Unidades para ampliar futuras aplicaciones del proyecto.

La estructuración del presente estudio comienza con un primer bloque en el que se narra la historia de los hermanos Wrigh apoyándose en el libro “First Flight: The Wright Brothers and the Invention of the Airplane” [3]. A parte, se incluirá una breve cronología del antes y el después del Flyer I en la

historia de la Aviación.

Terminada esta parte y, para concluir el primer bloque, se realizará un estudio de el timón de dirección, el timón de profundidad y la estructura central o deslizante que los hermanos Wright implementaron en el Flyer I.

El segundo bloque está dividido en:

1. Herramientas de diseño e ingeniería: CATIA V5 2. Modelado de la estructura deslizante, timón delantero y timón trasero en CATIA V5.

La primera de las partes estudia el uso de las tecnologías en el proceso desde el diseño hasta la fabricación de un producto, la terminología, los softwares más destacados en el sector aeronáutico y la elección de uno adecuado para el modelado de los sistemas del presente proyecto.

La segunda parte recoge cómo se ha realizado el modelaje de la estructura central y los timones de profundidad y de dirección del Flyer I en CATIA V5. Abarca también los diferentes problemas surgidos durante algunos modelajes o durante la interpretación de algunos planos, así como la forma en los que se abordaron.

Se cerrará con un tercer bloque formado por un apartado de conclusiones, así como de posible mejoras y de aplicaciones futuras del proyecto.


3

2 LOS HERMANOS WRIGHT Y LA HISTORIA DE LA AVIACIÓN

Los hermanos Wright marcaron un antes y un después en la historia de la aviación con la invención de una máquina voladora más pesada que el aire. Dicho acontecimiento hace que se requiera un estudio del marco histórico que permita conocer la evolución de la aviación en referencia a este suceso. Es por ello que se va a dividir esta sección en tres apartados: Cronología de la aeronáutica antes de los Wright, historia de los hermanos Wright: desarrollo del Flyer I y cronología de la aeronáutica después de los Wright.

En la primera parte se recogen los eventos más relevantes ocurridos en la aviación antes de la invención del primer aeroplano controlable en 1903. Más tarde, en la segunda parte se narrará con detalle la vida de los Wright, la evolución del desarrollo de sus inventos hasta que lograron realizar el primer vuelo controlado y los frutos de la creación del Flyer I. Por último, se recogerán los sucesos más destacados en la aeronáutica después de la invención de este avión hasta la actualidad.

2.1 Cronología de la aeronáutica ante de los Wright

A lo largo de los siglos, el mundo de la aviación ha ido evolucionando desde la fabricación de aparatos rudimentarios voladores a máquinas que eran capaces de transportar a cientos de personas y toneladas de cargas. Durante siglos se pensó que volar era un concepto imposible debido a las limitaciones físicas del ser humano. Pero la idea seguía presente y varias civilizaciones intentaron llevarla acabo.

En la siguiente cronología se muestran los acontecimientos más relevantes en estos intentos de realizar una máquina voladora, desde Antes de cristo hasta la creación del planeador de los hermanos Wright.

Tabla 2. Cronología de la aviación antes de la invención del Flyer I [4]

400 A.C. La paloma de Arquitas de Tarento. Es el primer dato histórico relacionado a una máquina voladora. Fue también el inventor del tornillo, de la polea y de la cometa. No se sabe con firmeza que la máquina volara.

1499 Giovanni Battista Danti intenta volar con un juego de alas desde una torre, pero sin éxito.

1500 Leonardo Da Vinci diseña un helicóptero que nunca se construyó en tamaño real. También inventó el paracaídas, estudiando la resistencia del aire.

1680 Giovanni Borelli concluye que la potencia del músculo humano es inadecuada para volar. Hace un estudio exhaustivo sobre el vuelo de las aves, estableciendo leyes fundamentales.

1783 Los hermanos Montgolfier crean el globo aerostático. Primer vuelo aéreo humano.

1809 George Caley publica algunos artículos en Aerial Navigation sobre los principios de funcionamiento del aeroplano moderno. Construyó con éxito varios modelos sin motor y también un helicóptero que nunca pudo volar al no haber motor con las características necesarias.

Los hermanos Wright y la historia de la aviación

4

1842 Henson crea un aeroplano, que incluía alas y estabilizador horizontal, con un motor de vapor de poca potencia que impidió iniciar el vuelo. Tampoco tenía la estabilidad requerida.

1871 Penaud retoma los trabajos de Caley y realiza un estudio importante sobre el vuelo de las aves. Fue la primera persona en volar un avión de aeromodelismo, llamado Planoforo y estaba impulsado por unas tiras de gomas que propulsaban unas hélices.

1878 Foranini crea un helicóptero de vapor sin caldera a bordo, con agua calentada previamente. Fue capaz de volar durante 40 segundos.

1891 Lilienthal realiza los primeros vuelos estables de un aeroplano sin motor. Perfeccionó la estabilidad en vuelo, lanzándose desde colinas con ligeras pendientes. Los hermanos Wright se apoyaron en alguno de sus estudios.

1896 Chanute vuela con éxito un planeador tripulado. Introduce el estabilizador horizontal. El diseño de su biplano es adoptado por los hermanos Wright.

1897 Ader crea la denominación de “avión” para sus aeroplanos. Con ayuda del gobierno francés a través de subvenciones, investiga el vuelo controlado, pero por falta de estabilidad no lo consigue.

Ilustración 1. 'Helicóptero' de Leonardo da Vinci [5] e imagen de Otto Lilienthal en uno de sus vuelos en 1895 [6]

2.2 Los Hermanos Wright [3]

2.2.1 La familia Wright de Dayton

Wilbur (1867 – 1912) y Orville (1871 – 1948) eran el tercer y el sexto hijo nacido de Milton y Susan. Aunque constituían una familia americana de séptima generación por parte del padre, la familia de la madre representaba un lado opuesto de la historia americana. Susan Wright era la hija de John Gottlieb Koerner, un carretero experto que había huido de alemania para escapar de la conscripción; y Catherine Fry, una nativa americana de origen suizo. En 1832 los Koerners se trasladaron a Indiana, donde Susan empezó a utilizar las herramientas del taller de su padre a una edad temprana. Una mujer muy bien educada, conoció a Milton Wright en Hartsville College, una escuela de la iglesia donde ella fue estudiante y él era un joven ministro de supervisión. Se casaron el 24 de noviembre de 1859.


5

Después del nacimiento de Wilbur en una granja en 1867, Orville nació dos años después en una casa que los padres compraron en la misma ciudad, Dayton.

Los hermanos Wright, que nunca se casaron, siempre tuvieron una curiosidad sobre el mundo que les rodeaba y tenían la capacidad de resolver los problemas a través de la experimentación desde una muy temprana edad. Su padre moldeó el carácter de sus hijos, mientras que su madre les enseñó el manejo de herramientas con la que construyeron alguno de sus juguetes.

A medida que los hermanos iban creciendo se hacían más cercanos. “Desde que éramos pequeños,”, decía Wilbur, “mi hermano Orville y yo vivíamos juntos, jugábamos juntos, trabajábamos juntos y, de echo, pensábamos juntos. Teníamos todos los juguetes en común, hablábamos de nuestros pensamientos e inspiraciones tanto, que todo lo hecho en nuestras vidas ha sido el resultado de conversaciones, sugerencias y discusiones entre nosotros”.

Aunque los hermanos Wright son conocidos por tener un negocio de bicicletas, se dedicaron durante algo más que una década a la imprenta. Dicho negocio comenzó con la venta y reparación de bicicletas para luego ser ellos los propios creadores de nuevos modelos.

La tecnología y las técnicas ingenieriles usadas fueron llevadas a la creación de su aeronave. Una bicicleta es inestable. La acción giroscópica por sí sola no puede mantenerla en posición vertical; también se requiere la habilidad del piloto en hacer pequeños ajustes. Los hermanos entendían que, al igual que con la bicicleta, el control de una aeronave no dependía de la estabilidad - algo que otros experimentadores aeronáuticos buscaron - sino en controlar el alabeo. Llegaron a la invención del aeroplano sabiendo dos cosas: la máquina tendría que ser controlable y, como un niño que aprende a montar en bicicleta, tendrían que aprender a volarlo por sí mismos.

Construir bicicletas y estructuras de bajo peso formadas por piezas de precisión metálicas y de madera echas a mano, fue ideal en la preparación de estructuras para la aeronave. Incorporaron partes de bicicletas en sus primeros diseños de aviones motorizados, tales como bujes de rueda, cadenas, ruedas dentadas , radios de ruedas y tubos.

Ilustración 2. Van Cleve, uno de los tres modelos de bicicletas diseñado y construido por los Wright [3]

2.2.2 Primeras lecciones de vuelo

Los hermanos Wright nunca habían olvidado el juguete del helicóptero, inventado por Pénaud, que su padre les había regalado en 1878. Empezaron a prestarle atención a periódicos y a artículos de revistas aeronáuticas, donde se interesaron por Otto Lilienthal, un experimentador alemán de máquinas voladoras que publicó un importante libro sobre los principios básicos de la aeronáutica en 1889. Completó 2000 vuelos en 18 diferentes planeadores entre 1890 y 1896. Era el único


6

hombre en la historia que había volado repetidas veces en alas de su propio diseño.

El hecho de que la muerte de Lilienthal apareciera en las noticias telegráficas, hizo despertar el interés de Wilbur en la aeronáutica. Para aquel entonces, Orville se encontraba enfermo y no fue hasta su recuperación cuando su hermano le puso al día sobre su interés en la aeronáutica. Juntos buscaron información en la biblioteca de su padre y en la biblioteca pública sobre el asunto, pero no encontraron nada más lejos que información sobre el vuelo de los pájaros.

“Nuestro interés era solo mera curiosidad de lo que en ese momento había sido hecho, cuando fallamos en encontrar libros relacionados con el vuelo humano no continuamos en la búsqueda de más información”, dijo Wilbur.

Su interés en volar siguió durante los próximos tres años hasta que se avivó de nuevo, como resultado de la lectura de otro libro sobre ornitología. "Cada vez creemos más que los hombres deben aprender a volar," Wilbur explicó, " la idea de que mientras miles de criaturas con estructuras corporales distintas, como insectos, peces, reptiles, aves y mamíferos, estaban todos los días volando por el aire a placer, era razonable suponer que los hombres también podían volar ".

Durante este tiempo buscaron por los recursos de la biblioteca local en busca de información sobre el diseño de máquinas más pesadas que el aire. Wilbur escribió a Washington el 30 de Mayo de 1899, solicitando los artículos que la Institución Smithsonian ha publicado sobre este tema, y si era posible una lista de otras obras impresas en Inglés. El secretario del Smithsonian, Samuel Pierpont Langley, fue uno de los experimentadores aeronáuticos más conocidos y de mayor éxito hasta la fecha habiendo desarrollado modelos de vuelo a vapor con una envergadura de hasta 15 pies. Éste le respondió a Wilbur sólo tres días después de recibir su carta, adjuntando reimpresiones de cuatro artículos publicados por el Smithsonian sobre aeronáutica y algunas sugerencias para lecturas adicionales.

Habiendo digerido ya la experiencia de otros, los hermanos Wright demostraron una de las claves de su éxito, una habilidad extraordinaria de analizar un problema. La invención del aeroplano, concluyeron, requeriría de soluciones a problemas en tres áreas. Se necesitaba que las alas desarrollaran suficiente sustentación para soportar el peso de la máquina y del piloto; un motor suficientemente potente para propulsar el aeroplano hasta la velocidad de vuelo; y unos medios para controlar la máquina en el aire.

Los hermanos se percataron que un gran reto era el diseño de las alas y la propulsión aunque, como explicó Wilbur, “el problema del equilibrio había sido el verdadero obstáculo en todos los intentos serios de resolver el problema del vuelo humano, y este problema de equilibrio en realidad constituye el problema principal del vuelo”.

La mayoría de los experimentadores aeronáuticos asumieron que el control de una aeronave en vuelo sería muy difícil, y trataron de desarrollar máquinas estables que automáticamente volaran recto y nivelado hasta que el piloto iniciara un cambio de rumbo o de altitud. A diferencia de otros experimentadores, los hermanos Wright tenían una extraordinaria capacidad para aplicar sus conocimientos en tecnología ante una nueva situación. Como ciclistas, su objetivo era desarrollar un avión que pudiera ser controlado con la precisión y la facilidad de una bicicleta.

¿Cómo lograrían ese objetivo? Una aeronave debía ser controlada en los tres ejes – balance, cabeceo y guiñada. La tarea más complicada era la del control lateral.

Wilbur se encontraba trabajando en la tienda de bicicletas una tarde de Julio de 1899, hablando con un cliente, cuando sin darse cuenta señalo una caja larga y delgada. Cuando cogió los extremos de la caja y giró las manos suavemente en direcciones opuestas, se produjo un giro helicoidal a lo largo de la caja. Si las caras horizontales de la caja fuesen las dos alas de un biplano, y las caras verticales fueron los tirantes de apoyo y separadores de las alas, razonó, un giro en cualquier dirección aumentaría el ángulo de ataque (la inclinación hacia arriba de la ala en relación con el flujo de aire), y por lo tanto la sustentación, en un lado y disminuirlo en el lado opuesto. El piloto de tal aeronave, con los controles adecuados, podría alabear las alas para lograr una inclinación alrededor de su eje longitudinal. Fue la técnica que se conocería como deformación del ala, el precursor de los alerones, y fue una de las contribuciones más brillantes y originales de los hermanos Wright a la aeronáutica.


7

Wilbur le explicó la idea a Orville e inmediatamente lo construyeron, un pequeño modelo hecho de bambú.

2.2.3 Desarrollo de los primeros modelos

Wilbur procedió a construir y probar su primera aeronave, una cometa biplana con una envergadura de 1’524 metros y un elevador delantero rectangular, empleando cables diagonales para atar las dos alas y seis tirantes verticales en una sola estructura resistente pero flexible. Dicha cometa poseía unas cuerdas que acababan en un par de palos que el “piloto” sujetaba con las manos con las que, aplicando un giro helicoidal, podía hacer girar las alas y, por lo tanto, aplicar un momento de alabeo sobre la aeronave. El planeador se construyó de tal manera que el ala de arriba se pudiera girar hacia delante o hacia atrás relativamente al ala de abajo, resultando en un momento de cabeceo sobre la aeronave.

Ilustración 3. Imagen de la cometa de 1899 [7]

El vuelo de la cometa fue todo un éxito y decidieron dar el siguiente paso: diseñar y construir un planeador lo suficientemente grande para llevar a uno de ellos. Atando su máquina a una grúa de 45’72 metros esperaban volar durante horas para así acostumbrarse a la sensación de volar y coger la máxima práctica con el mínimo esfuerzo.

Ansiosos por discutir su plan con una autoridad competente en aeronáutica, Wilbur escribió a Octave Chanute, que era uno de los ingenieros civiles más distinguidos en América y una autoridad en la historia de la experimentación aeronáutica. Era la primera de cientos de cartas, notas y telegramas que había llamado la atención de Chanute, el cual se convirtió en el amigo más cercano y confidente que los hermanos Wright tuvieron en el mundo de la aeronáutica.

Ninguno de los hermanos fueron a la universidad ni tampoco recibieron formación en ingeniería. Sin embargo, demostraron ser unos ingenieros prácticos e intuitivos. Desde el principio calcularon la actuación de un planeador antes de construirlo. Chanute había publicado una tabla que proporcionaba valores matemáticos de la cantidad de sustentación y resistencia para una determinada ala para varios ángulos de ataque. Cuando los hermanos usaron dichos resultados junto con una ecuación simple, los datos permitieron a los Wright calcular la cantidad de superficie alar requerida para levantar el peso estimado de un planeador, volando en un ángulo de ataque eficiente en un viento de determinada velocidad.

Los cálculos mostraron que la única esperanza de volar era con un planeador de razonable tamaño


8

con un viento en contra de 24 a 31 kilómetros por hora. Además de estos vientos fuertes el sitio ideal para probar la máquina debería tener unas dunas de arenas con poca pendiente para vuelos largos y aterrizajes suaves.

Tras informarse de las ciudades con vientos más fuertes, decidieron descartar las primeras por ser ciudades con mucha población y no querer llamar la atención del público ni de la prensa. Apostaron entonces por un pueblo apartado en Carolina del Norte.

Enviaron una carta pidiendo información de las condiciones locales, donde le aseguraron que la zona era perfecta para volar cometas, con playas anchas y planas, altas montañas de arena y vientos constantes y fuertes.

Los hermanos Wright decidieron entonces visitar el lugar que parecía ofrecer las condiciones ideales para sus experimentos.

Durante los cuatro años siguientes guiarían su trabajo aeronáutico en dos lugares, diseñar y construir sus máquinas en Dayton, y probarlas en el viento y la arena de Kitty Hawk.

Una vez llegado a Kitty Hawk, un chico joven que paseaba por el muelle se ofreció voluntario para guiar a los visitantes en la mañana siguiente por un camino de arena a través de los árboles hasta la casa de sus huéspedes William y Amanda Tate.

Wilbur acordó compartir habitación con la familia hasta que su hermano Orville llegó. Él montaría el primer modelo a escala completa de la cometa / planeador de los hermanos Wright. La señora Tate se ofreció para ayudarle a modificar el tejido que había sido precosido en Dayton para que encajara en las alas.

La aeronave 1900 de los hermanos Wright era un biplano con una envergadura de 5181’6 milímetros y una cuerda de 1524 milímetros. El peso total sin el piloto estaba por debajo de los 22’67 kilogramos. Las alas se construyeron con los largueros de pino y con costillas de madera de fresno. El piloto debería tumbarse bocabajo en una sección separada en el ala inferior, agarrando con las manos el control que doblaba el borde posterior del elevador delantero hacia arriba o hacia abajo para controlar el momento de cabeceo de la aeronave. Sus pies descansaban en una barra que hacía funcionar el sistema de deformación del ala para el control lateral.

La tela se convirtió en un elemento clave de la estructura, sujetando las costillas y largueros y distribuyendo las cargas a través del ala. El resultado un ala dura, flexible, fácil de reparar y capaz de absorber las cargas, cosa que probablemente rompería una estructura más rígida. El diseño plasmaba el genio práctico que los hermanos Wright tenían en ingeniería.

Ilustración 4. Imagen el planeador de 1900 [7]


9

Ilustración 5. Imagen de las inmensas dunas de arena de Kitty Hawk [3]

Wilbur estaba apunto de completar su trabajo cuando Orville llegó a Kitty Hawk el 28 de Septiembre de 1900. Después de probar la nueva máquina como una cometa repetidas veces el mismo día, Wilbur no podía aguantar las ganas de subirse. Este primer intento de vuelo fue aterrador y poco satisfactorio. Era evidente desde el principio que las alas desarrollaron mucho menos sustentación que la prevista en los cálculos basados en las tablas de Lilienthal. El sueño de permanecer en el aire durante horas se desvaneció rápidamente. Después de uno o dos intentos, también se abandonó la idea de atar la cometa a una torre.

Como los vientos predominantes no eran casi nunca lo suficientemente fuertes como para levantar el peso de un piloto, prácticamente todos los ensayos se realizaron volando la máquina como una cometa, o llevando una carga de arena. Los hermanos volvieron la situación a su favor, midieron la actuación de su planeador, recopilando datos que podrían ser utilizados para crear tablas aerodinámicas exactas. "Por lo que sabíamos," Wilbur comentó: "esto nunca se había hecho con ninguna máquina a gran escala."

Añadieron un balanza de una tienda a la cuerda de la cometa para medir las fuerzas combinadas de sustentación y resistencia, usaron un anemómetro para registrar la velocidad del viento, y midieron el ángulo que la cuerda hacía con la horizontal. Con esa información, calcularon que sus alas tan sólo estaban generando dos tercios de la sustentación que había predicho la tabla de Lilienthal.

Satisfecho por que habían reunido tantos datos como fue posible, los Wright decidieron intentar planear libremente. Llevaron la aeronave a la elevación más alta de la zona (304’8 metros) y encontraron que el viento soplaba a unas 40 kilómetros por hora. "Como no teníamos ninguna experiencia en vuelo sin motor", explicó Wilbur, "hemos considerado inseguro intentar abandonar tierra." Regresaron al día siguiente cuando las condiciones eran menos peligrosas y Wilbur realizó una docena de planeos libres, logrando estar en el aire cerca de dos minutos.

21 días después de la llegada de Orville a Kitty Hawk, retornaron a Dayton y a la rutina de la tienda de bicicletas, pero volar nunca se fue de sus mentes. De hecho, diseñaron un nuevo planeador con algunos nuevos retoques respecto al primero. Una cubierta menos porosa, un aumento de la curvatura de la superficie de sustentación de tal forma que coincidiera los datos de la tabla de Lilienthal, y un aumento de la superficie alar.

Con este nuevo planeador los hermanos Wright regresaron Kitty Hawk en Julio de 1901, realizando entre 50 y 100 vuelos sin motor, pero hubo problemas desde el principio. En el primer intento la máquina cayó empicada hasta la arena, y después de más intentos se dieron cuenta que algo estaba completamente mal.


10

La causa del problema estaba clara. Las delgadas costillas eran tan flexibles que bajo cargas se flexionaban en un punto medio haciendo que la máquina cayera empicada.

Pero aún habiendo solucionado este problema, al nuevo planeador le ocurría como al primero, era incapaz de generar suficiente sustentación. Aparte, se encontraron un inconveniente con el sistema de control lateral.

Los hermanos abandonaron Kitty Hawk dudando que volvieran a retomar sus experimentos. “Aunque hayamos batido el récord de distancia en planeo, cuando miramos el tiempo y el dinero que habíamos invertido, y considerando el progreso obtenido y lo que quedaba aún por descubrir, consideramos nuestros experimentos un fallo. Predije que el hombre volaría alguna vez, pero eso no ocurría durante nuestra vida.”, dijo Wilbur.

En resumen, aunque la experiencia en vuelo del planeador de 1901 había sido desesperanzadora y espantosa, también fue enormemente instructiva. Es por eso que Wilbur, después de haberse reunido con la Western Society of Engineers, volvió con fuerzas para afrontar el problema de los errores de cálculo en la actuación del planeador.

Los hermanos Wright construyeron un túnel de viento y un par de balanzas aerodinámicas para recoger sus propios resultados exactos y no basarse en la tabla de Lilienthal. Analizaron 48 modelos de perfiles aerodinámicos y alas para un rango alto de número de ángulos de ataque. También estudiaron los ratios envergadura-cuerda más eficientes y el espacio ideal entre alas del biplaneador.

Ilustración 6. Túnel de viento construido por los hermanos Wright en 1901 [3]

El planeador de 1902 era el producto de dos años de vuelo y varias semanas experimentando en el túnel de viento. Con una envergadura de 9’75 metros y una cuerda de 1’524 metros, no era solo más eficiente si no más alargada que sus predecesoras. También era la primera máquina en incorporar un timón.

El 25 de Agosto de 1902, los hermanos Wright dejaron Dayton para realizar su tercera temporada experimental en Kitty Hawk.

Completaron entre 700 y 1000 vuelos sin motor con su nueva máquina entre Septiembre y Octubre. Aunque la máquina estaba claramente mejorada, los hermanos seguían sufriendo el efecto de una adversa guiñada. Concluyeron que el timón sería más efectivo si pudiera girar, y más efectivo aún si se unía el timón con los cables destinados a producir la torsión de las alas para que el ajuste del timón de dirección se realizara de forma automática.


11

El planeador de 1902 fue un éxito completo, con un excelente sistema completo de control de vuelo, aunque los hermanos necesitaban mejorar sus habilidades como pilotos.

Ilustración 7. Imagen del planeador de 1902 [7]

2.2.4 Primera máquina voladora a motor:

De vuelta a Dayton, los hermanos estaban convencidos de que serían los inventores del aeroplano. El siguiente paso era añadir un sistema de propulsión.

El motor de aluminio fundido que propulsaría al aeroplano de 1903 era un cuatro cilindros refrigerado por agua. El encendido lo realizaba un magneto y el gran volante de inercia suavizaba el funcionamiento del motor. Junto con el radiador, gasolina, aceite y accesorios, pesaba unos 91 Kg. El motor estaba lejos de ser perfecto.

Durante la segunda prueba la caja de válvulas se recalentó y agrietó del bloque motor. Charlie tuvo que regresar a la fábrica en busca de una nueva fundición y comenzar de nuevo. Los Wright habían calculado que el motor tendría que producir al menos ocho caballos de potencia para conseguir el avión en el aire. El producto final desarrolló poco más de 12 caballos de potencia después de unos pocos segundos de operación. Sería suficiente.

El diseño de unas hélices efectivas presentó un desafío mucho mayor. Los Wright, que esperaban aprender de la experiencia con las hélices de los barcos, descubrieron que se había pensado poco en la teoría básica de esta área. En otra de sus brillantes ideas, los hermanos razonaron que una hélice podría ser considerada como un ala rotatoria en la que se genera sustentación, convirtiéndose en el empuje que mueve a la aeronave. Sabiendo el número de revoluciones por minuto de las hélices, calcularon la velocidad a la que la pala se debería mover en cualquier punto a lo largo de su longitud y eligieron un perfil aerodinámico adecuado con las tablas desarrolladas durante sus pruebas en el túnel de viento.

El motor, montado en el ala inferior del aeroplano, poseía dos pares de hélices contra-rotación con una trasmisión de cadena. El piloto se colocaba tumbado bocabajo al lado del motor y una palanca de mano accionaba el timón de profundidad. Al igual que con el planeador de 1902, el timón trasero se unió al sistema de deformación del ala.


12

Ilustración 8. Aeroplano de 1903, giro de las hélices en dirección opuestas [1]

Con una superficie alar de 47’38 m2, una envergadura de 12’192 metros y un peso en vacío de 274’42 kilogramos, el nuevo aeroplano era la máquina más larga que los hermanos habían construido hasta la fecha. No podría despegar acelerando con la ayuda de ayudantes en cada extremo del ala. Tampoco servirían de nada añadirle unas ruedas debido a que se hundirían en la arena de Kill Devil Hills. Sin embargo, la aeronave alcanzaría la velocidad de vuelo apoyada en una plataforma rodante que se desplazaba sobre un monorraíl.

Los hermanos Wright llegaron a Kitty Hawk con su nueva máquina el 26 de Septiembre de 1903. Después de varias pruebas fallidas con el aeroplano 1903 por problemas con las piezas, el 17 de Diciembre del mismo año hicieron otra prueba. Las condiciones eran perfectas, el viento soplaba entre unos 32 y unos 43 kilómetros por hora y la temperatura era muy baja, 1 grado. El frío viento, unido al hecho de que operaban a nivel del mar, produjo lo que los ingenieros llaman “altitud de baja densidad”, aumentando la efectividad de las alas y de las hélices. Crearon un raíl sobre un banco de arena, esperando que se elevara por gravedad.

Orville fue el primero en intentar “volar” pero en su primer intento alcanzó los 37’18 metros de distancia y se mantuvo en el aire durante 12 segundos. Fue cuando Wilbur tomó posición y decidió intentarlo él, alcanzando los 53’34 metros durante 12 segundos. Veinte minutos después, Orville voló 61 metros en 15 segundos. Al medio día exactamente, era el segundo turno de Wilbur que viajó 259 metros durante 59 segundos. Era la primera vez que un hombre había realizado un vuelo controlado en una máquina más pesada que el aire. Los humanos habían volado.

Ilustración 9. Imagen de Orville tumbado abandonando el monorraíl y despegando para la prueba de 12 segundos [3]


13

Ilustración 10. El aeroplano de 1903: zona central y delantera [3]

Ilustración 11. El aeroplano de 1903: zona trasera y motor [3]


14

2.2.5 Frutos de la invención:

Después el exitoso vuelo del 1903, los hermanos siguieron investigando y crearon dos prototipos nuevos el 1904 y el 1905, con la misma envergadura y cuerda que el de 1903, pero con nuevas modificaciones, adaptadas a los nuevos problemas que se iban encontrando. Debido a que se encontraban en Dayton, el viento allí no era suficientemente fuerte por lo que necesitaban una ayuda extra para despegar. Idearon una catapulta con la propulsar el avión.

En 1905 llegaron a volar durante 40 kilómetros en unos 39 minutos. Y unos años más tarde, en 1908, firmaron un contrato para vender el avión al sindicato francés, que tendrían el derecho de producir y vender el aeroplano de los hermanos Wright bajo licencia.

En 1909, los hermanos crearon The Wright Company para construir y vender aeroplanos. El modelo de aeroplano que fabricaban era el de 1907, con un motor de 40 caballos de potencia, no necesitando una catapulta para despegar.

Harto de luchar por el plagio de ideas por parte de Francia y Alemania, que decían tomar la mayoría de elementos de fotografías anteriores a la patente, Wilbur contrajo fiebre tifoidea y murió en 1912.

Orville se hizo cargo de la empresa hasta 1915, cuando la vendió. No se retiró de la aviación pero trabajó como ingeniero consultor. Unos años más tarde, en 1948 falleció después de padecer varios ataques al corazón.

2.3 Cronología de la aeronáutica después de los Wright

Después de tener lugar el primer vuelo de los hermanos Wright, prosigue una época ininterrumpida de creaciones e investigaciones que conducirá a la era del jet y de las aeronaves supersónicas, pulverizando el tiempo y la distancia, reduciendo el tamaño de la Tierra hasta convertir en “vecinos” a lugares situados en puntos opuesto del planeta.

Los acontecimientos más relevantes después del primer vuelo controlado de los Wright se recogen en la siguiente tabla:

Tabla 3. Cronología de la aviación después de la invención del Flyer I

1906 Alberto Santos-Dumont realiza el primer vuelo propulsado en Europa.

1909 Louis Bleriot, un aviador francés, crea el primer aeroplano en cruzar el canal de la mancha.

1926 Robert H. Goddard realiza el primer vuelo de un cochete con combustible líquido.

1927 Charle A. Lindbergh completa, en solitario, el primer vuelo transatlántico sin escalas.

1930 Frank Whittle, un inventor británico, inventa el motor a reacción.

1932 Amelia Earhart es la primera mujer en volar, en solitario, un vuelo transatlántico sin escalas.

1933 Un avión moderno, Boeing 247, vuela por primera vez.

1939 El avión alemán Heinkel 178 es el primero en volar totalmente a propulsión.

1947 Charles E. Yeager pilota el Bell X-1, la primera aeronave en traspasar la velocidad del sonido durante el vuelo.

1957 La Unión Soviética lanza el primer satélite creado por el hombre, el Sputnik 1.


15

1961 El cosmonauta soviético Yuri Gagarin es el primer hombre en el espacio.

1962 John H. Glenn Jr. es el primer americano en orbitar la Tierra.

1969 Los astronautas estadounidenses Neil A. Armstrong y Edwin E. Aldrin Jr. son los primeros en pisar la luna.

1971 La primera estación espacial , Soviet Salyut 1, es lanzada a la órbita terrestre.

1981 Estados Unidos lanza la primera nave espacial reutilizable, el transbordador Columbia.

1998 Los primero módulos de la Estación Espacial Internacional son lanzados y puestos en órbita juntos.

2000 Primera tripulación en llegar y residir en la Estación Espacial Internacional.

2004 El SpaceShipOne es el primer vehículo espacial suborbital que completa el primer vuelo espacial tripulado privado.

2005 Mayor avión de pasajeros del mundo. Desde 525 hasta 853 personas. Airbus A380.

2009 Martin Jetpack. Inventado por Glenn Martin, es un aparato volador pequeño para una persona que puede volar con o sin tripulación.

2010 El primer vuelo de 24 horas usando sólo los paneles solares y energía eléctrica. Solar Impulse 1 (HB-SIA)

2011 Primer coche volador. El Transition ® de Terrafugia es avión rodante que puede despegar y aterrizar en cualquier aeropuerto y, con sólo pulsar un botón, plegar las alas y conducir por carretera.


16


17

3 ESTRUCTURA CENTRAL Y TIMONES DE DIRECCIÓN Y DE

PROFUNDIDAD

Tras analizar la historia sobre la invención del Flyer I por los hermanos Wright, esta sección recoge un análisis detallado de los elementos que les permitieron el control por primera vez en un aeroplano con motor, los timones de dirección y de profundidad. Así como de la estructura deslizante o central del mismo.

Después de siete aeronaves: una cometa (1899), tres planeadores (1900, 1901, 1902) y tres aeroplanos con motor (1903, 1904, 1905); los hermanos Wright avanzaron hasta desarrollar una aeronave práctica. Es por eso que durante esta evolución algunos de los elementos, como los que se estudian en el presente apartado, presentaron también ciertos cambios.

3.1 Timones de dirección y de profundidad

Aunque ya se haya mencionado anteriormente algún aspecto, a continuación se va a explicar detalladamente la evolución y el uso que tuvieron los timones de dirección y profundidad en las aeronaves de los Wright. No obstante, dichos elementos se mostrarán y analizarán pieza a pieza en el capítulo 5 del presente documento relativo al modelado de estos componentes.

3.1.1 Timón de profundidad [8]:

Cuando los hermanos Wright diseñaron y construyeron sus planeadores y aeroplanos, incluyeron lo que llamarían “timón delantero” (un elevador o canard como se llama hoy en día) en la parte frontal de la aeronave. La razón de esto era muy específica: la estabilidad, colocándolo en la parte delantera para mantener el morro bajo si aparecían algunas ráfagas de viento u otras fuerzas.

Aunque no entendían completamente lo que conocemos por “entrada en pérdida”, sabían que era indeseable y que muchos experimentadores de la aviación habían perdido sus vidas por culpa de ello. Su esperanza era que el timón delantero pudiera controlarlo. Incluso sin entender porqué funcionó tan bien, hizo exactamente lo que esperaban que hiciera: proporcionó estabilidad.

El elevador frontal hizo mucho más de lo que originalmente pretendieron, de acuerdo a tres hechos específicos:

1. Proporcionó estabilidad permitiéndoles un control preciso del cabeceo, ayudando a prevenir la entrada en pérdida.

2. Previno las caídas en picado. En el caso de entrada en barrena actuaba como un paracaídas, disminuyendo el ratio de descenso y permitiendo a la máquina mantener una posición relativamente plana en vez de llevar el morro hasta el suelo. Incluso si el resultado era un aterrizaje duro, los daños o lesiones eran mínimos y probablemente salvó la vida de los Wright en más de una ocasión.

3. Proporcionaba una referencia visual de altitud. Era fácil comparar el borde del elevador delantero con el horizonte para saber si se iba hacia abajo o hacia arriba o girando hacia derecha o izquierda.

Los hermanos Wright se dieron cuenta de que si el elevador se movía a la parte de atrás de la aeronave (uso común en la actualidad) la estabilidad mejoraba considerablemente. Sin embargo, lo dejaron en la parte frontal durante varios años porque proporcionaba seguridad en la prevención de la caída en picado del morro ya que se había cobrado muchas vidas.

Fue entorno a 1910 cuando los aeroplanos alcanzaron mayores velocidades y el diseño de los elevadores delanteros no podían mantener el control. Por este entonces, se empezaron a mover a la sección de cola para proporcionar mejor control y estabilidad, donde aún se encuentran en la mayoría de aeronaves en la actualidad.

Estructura central y timones de dirección y de profundidad

18

En el planeador de 1900 fue donde se incorporó por primera vez un elevador tipo canard amarrado mediante dos muelles a un marco que lo sustentaba a unos 1219 milímetros por delante del plano principal inferior del ala y que era capaz de girar hasta 120 grados alrededor de su eje frontal. El control de dicho elevador lo realizaba el piloto a través de dos brazos extensibles unidos a su eje posterior.

Con forme se avanzaba en el estudio del problema del equilibrio, se fue desarrollando nuevos elevadores frontales en las distintas aeronaves de los Wright, como se muestra en la siguiente figura.

Ilustración 12. Evolución del timón delantero en las diferentes aeronaves de los Wright [9]

Ilustración 13. Detalle del elevador frontal del Flyer I [8]


19

Como se aprecia en las figuras de arriba, el elevador frontal del Flyer I consta de dos paneles formados por una serie de costillas con algo de curvatura encajadas en el bastidor y un larguero central que se une al resto del timón a través del propio entelado, siendo la tela lo que da cohesión al conjunto (parecido a una tienda de campaña) [10].

El sistema de control esta formado tres balancines sujetos a través de un herraje a una barra redonda que hace de eje, accionada mediante una polea en la barra de mando. Estos balancines van unidos a los bastidores mediante 12 bielas.

Este conjunto forma un mecanismo de cero grados de libertad, consiguiéndose el movimiento de los timones gracias a la deformación que se produce en las costillas y la propia tela.

3.1.2 Timón de dirección:

Para explicar la introducción de este elemento en los planeadores y aeronaves con motor, es necesario remontarse al considerado problema del vuelo por los Wright.

Todo intento de controlar una máquina más pesada que el aire había resultado fallido. Pero los Wright pensaron que el principal problema de mantener el equilibrio residía en el control lateral de la aeronave. Para ello descubrieron el método de la deformación del ala. A través de la cometa de 1899 demostraron que éste método de deformación del ala funcionaba lo suficientemente bien y se animaron a construir el primer planeador.

Para realizar una aeronave que soportara a un hombre, tuvieron que calcular qué superficie alar se necesitaría para un cierto ángulo de ataque a una velocidad dada mediante las tablas creadas por Chanute. Una vez que supieron las dimensiones y la velocidad del viento necesaria, construyeron el planeador de 1900.

Las siguientes evoluciones en el diseño de los planeadores se centraban en los problemas de sustentación, control lateral y longitudinal. Para seguir progresando, necesitaban conseguir mejores tablas de presiones para realizar cálculos, llevando a cabo numerosos experimentos durante 1901. Los resultados de dichos cálculos los pusieron en práctica con la construcción de un nuevo planeador en 1902. Fui aquí cuando se añadieron dos aletas verticales rígidas de aproximadamente un metro cuadrado en la parte trasera con la intención de igualar las velocidades de las ala derecha e izquierda cuando éstas giraban en diferentes ángulos.

Ilustración 14. Imagen doble aleta fija. Planeador 1902 [11]

Tras los primeros vuelos libres observaron que dichas aletas actuaban al contrario de lo esperado. Cuando la aeronave se deslizaba lateralmente se generaba una presión en la aleta, en la parte inferior del lado hacia el que se deslizaba. Esto provocaba un incremento de velocidad en una de las alas y una disminución en la otra que conllevaba a una caída del ala más baja y una subida del ala más alta. Además si este efecto se intentaba solucionar con la torsión de las alas, se producía


20

la misma situación: la entrada en barrena.

Para solucionar este problema, se eliminó una aleta y se permitió el giro de ésta convirtiéndolo en un timón de dirección. Debido a que esta modificación suponía un aumento de complejidad en el manejo del piloto, se unió el timón con los cables destinados a producir la torsión de las alas; de esta forma el ajuste del timón se realizaba de forma automática.

Ilustración 15. Eliminación de una de las aletas. Modificación de octubre. Planeador 1902 [12]

Ilustración 16. De nuevo doble aleta pero unida al sistema de torsión del ala. Flyer I, 1903 [7]

En 1905, los controles conjunto del timón y la deformación del ala se hicieron independientes.

El timón de dirección del Flyer I está formado por dos marcos rectangulares que se unen mediante herrajes a dos traviesas por los extremos superior e inferior. Del centro de estas traviesas se realiza la unión a las dos “V” que forman la estructura soporte del timón, también mediante herrajes. Este conjunto completo está sujeto verticalmente por un único arriostrado saliente del herraje superior del montante central de los entreplanos haca la traviesa inferior.

El movimiento del timón tiene lugar de forma sincronizada con la torsión de las alas, a través de unos balancines y cables de acero unidos al sistema de cables que alabean el ala.

Por último, para el recubrimiento textil de los dos timones estudiados se usa muselina sin blanquear a la que no se le aplicó ningún barniz tensador. La tensión necesaria se realiza estirando y tensando la tela en la dirección adecuada en el momento de su colocación, estando situado la veta de la tela a 45 grados respecto el eje transversal. Dicha tela tiene una serie de tiras cosidas que forman fundas y por las que se introducen las piezas de madera. Los extremos descosidos por los


21

que se introducen las maderas sirven para atornillar las escuadras y tornillos que sujetan las maderas entre sí . En la ilustración 17 se ve el recubrimiento textil del timón de profundidad, pero el proceso de montaje es el mismo para ambos timones.

Ilustración 17. Recubrimiento textil timón de profundidad [10]

3.2 Estructura deslizante

Los cálculos que realizaron durante los experimentos en el túnel de viento, permitieron a los hermanos Wright a conocer la actuación del planeador. Llegaron a la conclusión de que para poder volar se requeriría de viento en contra de considerada velocidad.

Como los vientos predominantes no eran casi nunca lo suficientemente fuertes para alcanzar el vuelo, se necesitaría de algún método para poder despegar ya que el Flyer I no podía hacerlo acelerando con la ayuda de ayudantes en cada extremo del ala. Tampoco servirían de nada añadirle unas ruedas debido a que se hundirían en la arena de Kill Devil Hills. Sin embargo, la aeronave alcanzaría la velocidad de vuelo apoyada en una plataforma rodante que se desplazaba sobre un monorraíl. En el proyecto “Estudio y Modelado en CATIA V5 R19 del Wright Flyer I: monorraíl y sistema propulsor (hélices)” [2], se explica con detalle dicho monorraíl.

Los patines del Flyer I se apoyaban en la viga de la plataforma rodante. Estos patines junto con la estructura de barras a la que van unidos, forman la estructura central o deslizante.

Ilustración 18. Imagen del Flyer I apoyando la estructura deslizante en la plataforma rodante del monorraíl [12]


22

La estructura deslizante está formada por unos listones de madera muy ligeros. La unión de éstos se realiza mediante herrajes metálicos atornillados directamente con tirafondos de cabeza plana (si el herraje es fijo), o con tornillos de cabeza redonda con las correspondientes tuercas y arandelas (para piezas desmontables), no usándose ningún tipo de adhesivo (ver ilustración 51).


23

4 HERRAMIENTAS DE DISEÑO E INGENIERÍA

En la actualidad cada vez más, el diseño y desarrollo de los productos es la diferencia entre un producto innovador de otro que no lo es. Hasta hace poco, el proveedor fabricaba bajo plano para sus clientes, pero ahora es más frecuente que se responsabilice del diseño e ingeniería de conjuntos complejos.

Para tener claro el concepto de “herramientas de diseño e ingeniería”, conviene explicar los términos de las diferentes tecnologías en el proceso que tiene lugar desde el diseño hasta la fabricación de un producto.

Tabla 4. Herramientas de CAx [15]

CAD Computer Aided Design Diseño asistido por ordenador

CAE Computer Aided Engineer Ingeniería asistida por ordenador

CAM Computer Aided Manufacturing Fabricación asistida por ordenador

CNC Computer Numeric Control Control numérico por ordenador

CAI Computer Aided Inspection Verificación asistida por ordenador

CIM Computer Integrated Manufacturing Fabricación integrada por ordenador

Mientras que el CAD realiza el diseño del producto, el CAE comprueba que el elemento diseñado cumple con las condiciones a las que estará sometido. Tras verificar que el diseño es apto, en el siguiente paso, el CAM estudia los medios de fabricación, los tiempos y los métodos a través de un software de simulación de mecanizado. Con el lenguaje CNC se controla los movimientos de una máquina-herramienta de control numérico. Por último, el CAI se encarga de la verificación y el control de calidad.

La idea de toda empresa es la de integrar todos estos procesos: Diseño, Cálculo y Fabricación. Esto es lo que se conoce como CIM.

4.1 Tecnologías CAD y CAM [13] [14] [16].

Computer Aided Design (CAD) o Diseño Asistido por Ordenador, es un conjunto de sistemas y herramientas que permiten a los diseñadores de productos crear una representación geométrica de los mismos, dimensionar, administrar la configuración, archivar, intercambiar partes o información sobre el montaje entre departamentos y/o organizaciones, y una posible exportación de los datos para usarlos en análisis (CAE) o en la fabricación (CAM).

Las herramientas de CAD abarcan desde el modelado geométrico hasta el análisis u optimización de un producto específico. Entre estos extremos hay herramientas de modelado y análisis de tolerancias, cálculo de propiedades físicas (masa, volumen, momentos, etc.), modelado y análisis de elementos finitos, ensamblado, etc. Sin embargo, la función principal de CAD es la de proporcionar una definición de la geometría del diseño puesto que ésta será usada en las actividades subsecuentes en el ciclo del producto.

Computer Aided Manufacturing (CAM) usa los datos del diseño geométrico para controlar y supervisar los procesos de fabricación automáticos. A través del Control Numérico (CN) se realiza el control sobre las máquinas herramientas de fabricación. El CN se basa en una serie de

Herramientas de Diseño e Ingeniería

24

instrucciones programadas en un lenguaje que la máquina entiende permitiendo así realizar procesos como variar el posicionamiento de la punta de una broca, cambiar de herramienta, fresado programado, etc.

La ventaja de los equipos CAM es la de eliminar los errores de los operarios, también suponiendo un ahorro en costes de mano de obra, un aumento de los niveles de producción con un menor esfuerzo, mayor versatilidad en los objetos fabricados y una mayor calidad de los mismos.

4.2 SOFTWARE COMERCIALES MÁS DESTACADOS EN EL SECTOR AERONÁUTICO

4.2.1 Siemens NX :

Es un paquete de software CAD / CAM / CAE desarrollado por Siemens PLM Software. Entre sus usos más destacados se encuentran:

Diseño con modelado paramétrico y directo de sólidos y/o superficies.

Análisis de tipo estático, dinámico, electromagnético y térmico a través del método de elementos finitos. También permite el análisis de fluidos a través del método de volúmenes finitos.

Estimación de Costes

Exportación de datos para la fabricación.

En cuanto al modelado, posee un conjunto bien desarrollado de funcionalidades paramétricas. Pero lo más interesante es que se han integrado en NX las herramientas de Synchronous Technology de Siemens PLM, que es un software para conectar a cada usuario en el ciclo de vida del producto sin limitaciones. Pero además, se ha integrado Synchronous Technology en numerosos entornos NX 2D, mejorando cómo dibujar y mejorando las herramientas de dibujo para diseño 2D.

Una gran diferencia respecto a otros software CAD está en la amplia funcionalidad de simulación. Siemens PLM proporciona muy buenas capacidades de simulación, las cuales se integraron plenamente en NX hace mucho tiempo. El resultado es una aplicación de software de CAD que ofrece numerosas de herramientas especializadas en simulación y una plataforma multifísica real.

4.2.2 Catia [17]:

Software CAD / CAM / CAE comercial desarrollado por Dassault Systemes. La versión más reciente a día de hoy es la V6 aunque la mayoría de compañías siguen teniendo implantada la V5. Entre sus usos más destacados cabe mencionar:

Diseño mecánico de piezas en 2D y 3D, superficies alabeadas, ensamblajes, estructuras, placas para electrónica, tuberías, cableado…

Análisis y simulación de elementos mecánicos: simulación cinemática, cálculos estructurales por el método de los elementos finitos.

Generación automática de programas de mecanizado por control numérico.

Ayuda a la gestión del conocimiento de un estudio de diseño en ingeniería.

Este software tiene la ventaja de proporcionar un manejo excelente de superficies tremendamente complejas. Esto se debe a que Catia fue creada en el seno de la industria aeronáutica, aunque en la actualidad se usa cada vez más en el sector naval e industrial.


25

4.2.3 Solidworks:

Creado en 1993 con el objetivo de que la tecnología CAD 3D fuera más accesible. Fue entonces el primer software corriendo bajo Windows sin la necesidad de sistemas caros de hardware y software para funcionar. En 1995 se lanzó la primera versión, teniendo rápidamente una gran aceptación por su facilidad de uso.

Solidworks fue el pionero en el diseño parametrizado: si un usuario diseña una pieza y desea modificar alguno de sus parámetros, el resto se reajusta automáticamente.

En este software se incluyen una serie de módulos muy interesantes para analizar diferentes aspectos de nuestro modelo. Entre ellos se encuentran:

Indigo Renderer: Renderizador de muy alta calidad que proporciona resultados muy realistas.

SolidWorks Animation: Reproduce tanto el ensamblaje como la comprobación de que las piezas realizan la función deseada y la posibilidad de que exista interferencia entre las piezas.

SolidWorks Simulation: Permite un análisis de elementos finitos del modelo proporcionando datos sobre tensiones, desplazamientos,…

SolidWorks Toolbox: Es una base de datos de elementos predefinidos que puede ser modificados por el usuario (engranajes, clavos, tornillos,…).

Existe la posibilidad de ejecutar macros programados a través de una interfaz API con la que se ahorra tiempo en tareas iterativas.

Estos tres software analizados son los más destacados en cuanto a CAD/CAM/CAE se refiere, aunque existen muchos más. Concretamente en la actualidad el más usado en el sector aeroespacial es CATIA, puesto que nació par y por este sector. Cabe mencionar que SIEMENS NX cada día está siendo más utilizado y es ya un gran competidor de CATIA, de hecho, grandes empresas como FIAT y MERCEDES migraron de CATIA a NX.

Dado que CATIA es el más usado en el sector aeronáutico y el más versátil a día de hoy, se elige como software para el modelado de los sistemas en estudio. Concretamente, la versión usada para este proyecto es CATIA V5 R19.

Herramientas de Diseño e Ingeniería

26


27

5 MODELADO DE LA ESTRUCTURA DESLIZANTE Y DE LOS

TIMONES DE PROFUNDIDAD Y DIRECCIÓN DEL FLYER I EN CATIA V5

5.1 Introducción

Tras la elección del software CATIA V5 R19, en este apartado se procede al modelado de los elementos ya estudiados con anterioridad. Debido a la gran cantidad de piezas que se han diseñado, no se va a incluir en esta memoria el proceso de creación de cada una de ellas, sino las más relevantes y las que han supuesto mayor dificultad a la hora de diseñar.

Antes de efectuar el modelado se tuvo en cuenta una serie de pasos y consideraciones previas:

Interpretación de los planos: Una vez se tenían en mano los planos [1] de los elementos, se

necesitaba comprender el ensamblaje y funcionamiento de las distintas piezas que forman dichos elementos. Este objetivo se logró con la ayuda de las diferentes vistas, las anotaciones y tras haber comprendido previamente el funcionamiento de la aeronave (véase apartado 2.2 y 3 de este documento).

Estructura del diseño: El siguiente paso era organizar estas piezas en varias estructuras de diseño. Los elementos a modelar se clasificaron en tres grandes bloques: estructura deslizante, timón de dirección y timón de profundidad. El diseño también se realizó en ese orden.

Conversión de medidas: Dado que las cotas vienen dadas en el sistema anglosajón y puesto que este proyecto se realizaría en el sistema internacional, se hallaron dos soluciones para convertir estas unidades. La primera era la que se realizó en el anterior proyecto del Flyer I, “Estudio y modelado en CATIA V5 R19 del Wright Flyer I: Monorraíl y sistema propulsor (hélices)” [2], y consistía en usar parámetros para que CATIA convirtiera estas medidas. La segunda solución era crear una tabla con las conversiones realizadas manualmente y así también poder tener una idea a priori de las dimensiones de las piezas en el sistema internacional. Se escogió esta segunda.

Tras haber seguido estos pasos, se inició el diseño de cada uno de los bloques. La realización de éstos comenzaba por la reproducción 3D de las piezas mediante los módulos Part Design o Generative Sheetmetal Design en el caso de chapas. Posteriormente se ensamblarían por medio de Assembly Design (véase apartado 4.3.1).

Antes de comenzar a analizar detalladamente el proceso de diseño de las piezas del Flyer I que se estudian en este documento, se va a dedicar un apartado a los elementos de unión: clavos, tornillos, tuercas y arandelas.

5.1.1 Elementos de sujección

El principal motivo de “excluir” estos componentes del análisis del modelado de los tres bloques es exclusivamente organizativo y aclarativo. Dada la inmensa cantidad usada de estos elementos, lo lógico era clasificarlos en sus diferentes tipologías y dentro de éstas, comprobar las distintas variantes.

Hay que indicar que aunque estos componentes de sujeción se van a analizar antes que el resto de piezas, durante el diseño fue lo último que se llevo a cabo. La razón de ello era empezar con un diseño más general de la estructura para luego entrar en los detalles, como los elementos de sujeción, los tirantes y la tela; así como no cargar el árbol del producto desde el principio.

Una vez estudiada la diferente tipología de estas piezas, se clasificaron en: tornillos para uniones metálicas, tirafondos (o tornillos para madera), tuercas, arandelas y clavos. Hay que señalar que

Modelado de la estructura deslizante y de los timones de profundidad y dirección del Flyer I en CATIA V5

28

todos estos elementos se encuentran fuera de los estándares actuales por lo que, para realizar una representación lo más fiel posible, se consultaron distintas empresas distribuidoras de tornillería y se eligieron los modelos que más coincidían a los recogidos en los planos del presente documento [1] con el objetivo de tener una pieza casi idéntica y adaptada a los estándares actuales.

A continuación se irá analizando cada una de las tipologías en detalle.

Tornillos para uniones metálicas

Junto con los tirafondos son los elementos de mayor variedad. Antes de proceder a su diseño, es necesario:

Recoger los distintos tipos de tornillos para uniones metálicas que aparecen en los planos.

Encontrar un fabricante que proporcione los tornillos con las características más similares. Hay que indicar que aunque en la web se pueden encontrar un gran mercado de fabricantes, sólo pocos especifican las dimensiones necesarias para realizar el modelado.

Adaptar los tornillos del fabricante para su equivalencia con los del plano. Para ello se ha de tener en cuenta las medidas, es decir, un tornillo de diámetro 3’175 milímetros del Flyer I se modela como un nuevo tornillo del fabricante del mismo diámetro o con uno superior pero muy próximo. El hecho de tomar un diámetro superior es únicamente como factor de seguridad al ya empleado en el aeroplano (el incremento del peso es muy pequeño). También se ha considerado la longitud de éstos.

Esta serie de pasos se repetirá en los siguientes elementos teniendo en cuenta las distintas medidas características de cada uno para el último punto.

Como la notación usada para referenciar los tornillos sigue un estándar, se explicará a qué corresponde cada parte de esta notación con un ejemplo:

Ilustración 19. Ejemplo de notación de tornillos para uniones metálicas en los planos del NASM [1]

La primera cifra indica el diámetro mayor en el sistema de rosca americana unificada USS. Esta cifra puede venir expresada de dos formas: con un corchete seguido de un número o con una fracción [21].

La segunda cifra indica la densidad del roscado, medido en TPI o roscas por pulgada. Hay tres tipos dependiendo si el paso es normal (UNC), fino (UNF) o extrafino (UNEF) [21].

Una vez definido el diámetro y el roscado, el siguiente número proporciona la longitud del espárrago del tornillo en pulgadas, seguido de las características físicas de éste, RD HD STL SCREW (Round Head Steel Screw o tornillo de acero con cabeza redonda).

Tras analizar la variedad presente de estos tornillos y, observando que todos ellos son de cabeza redonda y con una ranura, se encuentra el fabricante Precision Technology Supplies del Reino Unido. El producto elegido es el SLOTTED ROUND HEAD MACHINE SCREW [22] con part

number U85R5400750 y que se ajusta a la norma ANSI B18.6.3. El fabricante proporciona una lista (en el sistema anglosajón) de las distintas medidas ofrecidas para esta pieza lo cual permite elegir al candidato más próximo del tornillo del Flyer I. Dicha adaptación viene recogida en el Anexo II junto con las medidas características del producto en el sistema internacional.


29

Ilustración 20. Dimensiones características del tornillo U85R5400750 [22]

Para modelar conjuntamente los distintos tornillos de esta familia, y no tener que realizarlos uno a uno, CATIA V5 ofrece la posibilidad de crear catálogos. Primero se realiza el diseño de la forma del tornillo, a continuación se introducen en las cotas los respectivos parámetros y se le dan valores a éstos a través de una tabla de Excel añadida al CATPart. En dicha tabla vienen recogido los valores de los parámetros para cada elemento de la familia. El segundo paso es crear un nuevo catálogo en blanco y añadir el CATPart creado anteriormente. Como esto se realizará para cada elemento de sujeción, se va a explicar con más detalle.

El proceso de creación de un catálogo consta de los siguientes pasos:

Realización de un sketch del perfil del tornillo.

Introducción de los parámetros necesarios: Se lleva a cabo a través del icono de fórmulas

. Una vez cliqueado, aparecerá una ventana que permite introducir nuevos parámetros seleccionando tipo Length y asignándole un nombre (ver ilustración 27).

Ilustración 21. Definición de parámetros en CATIA V5

Inserción de los parámetros en el diseño: En el sketch, se hace clic derecho en una de las cotas eligiendo object – edit formula del menú contextual. A continuación tan sólo se ha de


30

escribir el nombre del parámetro que controla esa medida, repitiendo el proceso con todas las cotas parametrizadas y terminando de realizar el diseño del tornillo.

Incorporación de una tabla y asignación de valores a los parámetros: Para poder usar la

tabla de Excel con los datos de cada tornillo, hay que pulsar el icono design table y asignarle un nombre a través de la nueva ventana. Tras pulsar ok, se busca el archivo Excel y aparecerá otra ventana donde se deberá asociar cada columna de Excel al nombre del parámetro en CATIA V5 con el que está relacionado (ver ilustración 28).

Ilustración 22. Introducción de una tabla con los valores de los parámetros en CATIA V5

Creación del catálogo. Se genera un nuevo catálogo en blanco y mediante el icono Add

Part Family se añade el CATPart del tornillo creado. Automáticamente detecta la familia de tornillos gracias a la tabla y los parámetros creados con anterioridad en el CATPart.

Hay que mencionar que en la realización del catálogo, el nombre del tornillo que corresponde al fabricante con la norma actual viene reflejado en el PartNumber del CATPart, mientras que en el ProductDescription se indica a que tornillo del plano pertenece.

Si se observan las figuras anteriores, hay un parámetro llamado pit que representa al paso o pitch de cada tornillo. Éste es el resultado de convertir el TPI o roscas por pulgadas a paso de rosa (tomados de [21]). La inclusión de dicho parámetro en las tablas se debe a que se pensó dar la

rosca correspondiente al tornillo para así realizar una representación fiel, pero tras realizar el diseño de los tres bloques se eliminaron las roscas para evitar sobrecargar innecesariamente la carga de los archivos en CATIA V5. Dado que el aeroplano nunca tuvo ningún fallo por estos elementos de sujeción y ya que se han diseñado teniendo en cuenta un factor de seguridad, la inclusión del roscado solo aportaría más carga para CATIA V5.


31

Tirafondos

Antes de analizar los distintos tornillos para madera, se estudiará la notación usada para estos elementos en los planos del Flyer I. Dicha notación sigue el siguiente estándar:

Ilustración 23. Ejemplo de notación para los tirafondos en [1]

La primera cifra señala la longitud total del tornillo, seguido del diámetro mayor en el sistema de rosca americana unificada USS (al igual que los tornillos para uniones metálicas).

Por último se indica el tipo de tirafondo, siendo en este caso de cabeza plana o FLAT HEAD.

Tras el estudio de los diferentes tornillos para madera, y observando que los que aparecen son de cabeza plana, se encuentra el fabricante alemán Dresselhaus. El producto elegido es el SLOTTED COUNTERSUNK FLAT HEAD WOOD SCREW [23] con part number WGR 0520 y que se ajusta a

la norma DIN97. A través de la lista que el fabricante proporciona de las distintas medidas ofrecidas para esta pieza, se elige al candidato más próximo del tornillo del Flyer I. Dicha adaptación viene recogida también en el Anexo II junto con las medidas características del producto en el sistema internacional y usando la misma notación de los tornillos para uniones metálicas.

Ilustración 24. Dimensiones características del tornillo WGR 0520 [23]

Debido a la variedad usada de tirafondos, se ha procedido a crear también un catálogo para éstos y al igual que antes, no se le han dado rosca tampoco por las mismos motivos.

Tuercas

La notación de estos elementos en los planos del Flyer I, es igual que la relativa a los tornillos para uniones metálicas salvo sin contener la longitud del espárrago y distinguiendo entre turcas hexagonales y cuadradas.

Al igual que los primeros tornillos analizados, dichas tuercas van a venir diseñadas mediante la norma ANSI B18.6.3. El producto elegido para modelar las tuercas hexagonales es el HEX


32

MACHINE SCREW NUT [24] con part number U934640 del fabricante Precision Technology

Supplies, y para las tuercas cuadradas el SQUARE MACHINE SCREW NUT STAINLESS-STEEL-A2 [25] del fabricante Fastenerdata.

Ilustración 25. Dimensiones características de las tuercas hexagonales y cuadradas [25] [24]

A través de la lista que el fabricante proporciona de las distintas medidas ofrecidas para esta pieza, se elige la tuerca más parecida a la empleada en el Flyer I. Dicha adaptación viene recogida también en el Anexo II junto con las medidas características del producto en el sistema internacional usando la misma notación para ambos tipos de tuercas.

Arandelas

Las arandelas encontradas en los planos siguen una notación bastante simple. Primeramente se indica el diámetro interior seguido del espesor de ésta. Su diseño va a venir dado por la norma ANSI B18.22.1 y eligiendo el producto FLAT WASHER A2 ST [26] con part number U125716 del

fabricante Precision Technology Supplies.

Ilustración 26. Dimensiones características de la arandela U125716 [26]

Tambíen vendrá recogido en el Anexo II la tabla con las equivalencias entre las arandelas del fabricante y las del plano.

Clavos

Estos elementos aunque aparecen dibujados en los planos no vienen ninguna medida o notación sobre ellos. Al estar los planos en escala, realizando medidas sobre éstos y multiplicando por cada factor correspondiente, se puede tener una idea de la longitud de los clavos.


33

Se han encontrado dos tipos de clavos: con cabeza plana o con cabeza cónica. Éstos se van a modelar usando la norma DIN 1151B y a través del producto Round Nails [27] del fabricante

Severstal Metiz.

Ilustración 27. Dimensiones características de los clavos [27]

Los clavos de cabeza plana son el tipo de éstos que aparece con mayor variedad como se puede ver en la imagen siguiente. Por lo tanto, también se crea un catálogo para éstos. En el Anexo II se recoge la adaptación a un modelo de clavo de cabeza plana con norma actual [27]. En dicho anexo

rt es el radio de la espiga, rc el radio de la cabeza y L la longitud del clavo.

Ilustración 28. Ejemplos de clavos de cabeza plana sin acotar encontrado en los planos

5.2 Estructura Deslizante

La estructura central o deslizante juega un papel básico soportando gran parte de la carga del aeroplano y por ser un conjunto vinculado al monorraíl, a las alas y a los timones de dirección y de profundidad. Está compuesta de una serie de listones de madera que la convierten en un conjunto bastante ligero. La madera usada en sus elementos son de dos tipos: la de fresno y la de abeto americano (o spruce).

Se divide este bloque en tres partes, distinguiendo entre la subestructura izquierda, la derecha y el resto de elementos (patines, barra central, etc.). Puede parecer a priori que las dos primeras subestructuras mencionadas sean simétricas pero no lo son del todo, hay diferencias en las dimensiones de alguna de las barras y hay varios elementos de sujeción y chapas diferentes. No obstante, como el proceso de creación en general es el mismo, sólo se va a describir la realización


34

de la subestructura izquierda junto con la del resto de elementos. El conjunto final se muestra en la ilustración 52.

El Product en CATIA V5 del ensamblaje de esta estructura, estará compuesto a su vez de otro dos Products, relativos a la subestructura izquierda y derecha, más los Parts relativos al resto de elementos.

5.2.1 Subestructura Izquierda

Principalmente está formada por un conjunto de tres barras verticales, dos diagonales y una barra horizontal de madera de fresno. Dichas barras se unen entre sí mediante chapas atornilladas con tirafondos de cabeza plana, directamente con clavos o con tornillos de cabeza redonda y sus respectivas tuercas y arandelas.

Ilustración 29. Vista de la subestructura izquierda perteneciente a la estructura deslizante

La barra horizontal se encuentra conectada con los patines que se apoyan sobre el monorraíl, con las estructuras de los dos timones y con el resto de barras de la subestructura que se está analizando.

Las barras verticales situadas a ambos extremos de la subestructura izquierda junto con la barra diagonal más larga, son las encargadas de conectar dicha subestructura con los largueros de las alas y soportar y transmitir la carga al resto de elementos. La barra vertical y diagonal restante refuerzan el conjunto.

La realización de estos elementos en CATIA V5 sigue un procedimiento sencillo:

Mediante la creación de un Pad se genera el cuerpo de las barras.

Con la herramienta Pocket se elimina material adicional y se generan los orificios de los tornillos para uniones metálicas y algunos clavos.


35

Dichas barras poseen aristas parcialmente redondeadas (salvo la horizontal). Esto se consigue con EdgeFillet.

Los orificios de los tirafondos y algunos clavos se han generado con la opción booleana de Remove.

No teniendo en cuenta la proporción, pues la utilidad es centrarse en los detalles, las siguientes figuras muestran dichas piezas. Se ha habilitado la opción de mostrar contornos en CATIA V5 para mayor claridad.

Ilustración 30. Dimensiones de las barras verticales y diagonales de la subestructura izquierda

Ilustración 31. Diseño de la barra horizontal de la subestructura izquierda

En la primera figura se representa de izquierda a derecha las tres barras verticales, la diagonal corta y la diagonal mayor. En la imagen de abajo se incluye la barra horizontal en perspectiva.

Tanto en la barra horizontal como en la diagonal mayor hay un elemento añadido como otro cuerpo dentro del mismo CATPart. Dicho elemento es un trozo de alambre de hierro enrollado en uno de


36

los extremos de estas dos barras. Para la creación de dicho alambre se usa el módulo Wireframe and Surface Design y se sigue los siguientes pasos, sirviendo de guía para futuros elementos similares :

Creación de la superficie paralela a donde se apoya dicho alambre pasando por el centro del mismo.

A través de la herramienta Line y usando la opción Geometry on support de ésta, se genera la línea enrollada que pasa por el centro del perfil del alambre, es decir, proyectada sobre la superficie anterior.

Con el comando Sweep y usando un perfil circular se realiza la superficie del alambre.

En el módulo Part Design se cierra dicha superficie empleando Close Surface.

Ilustración 32. Superficie y línea auxiliar en el diseño del alambre enrollado

Cuando se tienen varios cuerpos en un PartBody hay problemas en la visualización al aplicar los materiales correspondientes a cada cuerpo. CATIA V5 solo representa gráficamente un material por PartBody, es decir, sólo se ve la textura del cuerpo principal. No obstante, a la hora de realizar cálculos, CATIA V5 tiene en cuenta el material de cada cuerpo. En este caso, el alambre constituye otro PartBody dentro del mismo CATPart con lo que no existe dicho inconveniente.

Hay que señalar que en los planos del NASM [1] no vienen indicadas la longitud de las aristas

redondeadas de las barras ni su posición exacta y se han realizado a través de la medición sobre el mismo plano de dichas aristas. También hay que indicar que aunque los alambres se han tomado como de hierro, el original es una aleación de hierro-estaño con la intención de evitar la oxidación pero CATIA V5 no dispone de dicho material.

El principal elemento empleado para la unión de las barras son chapas de acero laminado en frío que van sujetos con tirafondos o tornillos para uniones metálicas a la madera de las barras. La creación de estos elementos en general es bastante sencilla y se realizan con el módulo Generative Sheetmetal Design. Para ello con la herramienta Wall se crea el cuerpo principal de la chapa. Si se necesita doblar dicho cuerpo para realizar una pletina a partir de él, se hace con la opción Bend From Flat pero si se trata sólo de añadirla sin doblar el cuerpo principal, se realiza a través de Wall on Edge. Por último se perforan con Cut Out y si lo necesitan se crean chaflanes con Chamfer (ver ilustración 39).


37

Ilustración 33. Chapas realizadas con la herramienta Bend from flat (izquierda) y con Wall on edge (derecha)

Existe otra herramienta que permite extruir un perfil una cierta dimensión y le aplica automáticamente el espesor indicado de la chapa. Este es el caso de la chapa de la siguiente figura (ilustración 40). La creación de ésta se basa en extruir el perfil doblado con la herramienta Extrusion y luego realizar los orificios y chaflanes. Dicha chapa conecta la barra diagonal mayor con el larguero frontal del ala.

Ilustración 34. Chapa realizada con el comando Extrusion

Como se irá viendo durante este capítulo de modelado, los planos del NASM [1] contienen

numerosos errores. En el caso del diseño de chapas se han encontrado los siguientes errores, teniendo en cuenta que la nomenclatura usada en este documento para los nombres de las chapas es la misma que la empleada en CATIA V5.


38

Ilustración 35. Incongruencia de medidas en la Chapa 1 de la subestructura izquierda

Ilustración 36. Errores en la acotación de la Chapa 4 de la subestructura izquierda

Ilustración 37. Chapa 6 de la subestructura izquierda sin acotar


39

La última figura perteneciente a la chapa 6 se ha realizado tomando mediciones sobre el mismo plano de sus dimensiones y posición de sus taladros. El único dato acotado, señalado en rojo, no coincide con la medida sobre el plano y se ha usado el valor de 21,5° para el diseño en CATIA V5. Existe el mismo problema con la chapa 9 de la subestructura izquierda ya que no se encuentra acotada. Se procede da la misma manera.

Existe otro tipo de elemento de acero laminado en frío distinto de las chapas. Dicho elemento es una correa que une la barra diagonal mayor (o BarraDiagonal1 en CATIA V5) con la barra horizontal actuando como refuerzo estructural. La unión a dichas barras se realiza en un extremo con un tirafondo y en el otro extremo con un tornillo de cabeza redonda, una arandela de aluminio y una tuerca (ver ilustración 44).

Ilustración 38. Correa de refuerzo en la subestructura izquierda

Para el diseño de dicha correa en lugar de usar el módulo Generative Sheetmetal Design como en los casos de las chapas, se utilizará el workbench Wireframe and Surface Design. En vez de crear un nuevo CATPart en un documento aparte, se introduce un nuevo part en el ensamblaje de la estructura. Se lleva a cabo de esta forma porque es la opción más sencilla al ser un elemento apoyado en dos caras en diferentes planos de distintos componentes de la subestructura izquierda y por tanto, encontrándose doblado.

Se crea primero una correa plana en un plano paralelo a las caras de apoyo con la misma dimensión, ángulo y posición que la final. Con la herramienta Project se trazan las líneas de intersección de esta primera correa con las caras de la barra diagonal 1 y la barra horizontal. Uniendo estas dos intersecciones directamente con dos líneas y usando el comando Fill, CATIA V5 rellena automáticamente el contorno y crea una superficie. Por último, en el módulo Part Design se le da espesor y se realizan los taladros y el chaflán. Dichos taladros se crean midiendo sobre el plano ya que no se encuentran acotados.

Para terminar con el diseño de esta subestructura, en la siguiente imagen se muestra el extremo de la barra horizontal que conecta con la estructura del timón de dirección. Dicha unión se realiza mediante un alambre de acero que va sujetado a esta barra mediante una chapa y un tirafondo (ver ilustración 45).


40

Ilustración 39. Alambre de unión entre la barra horizontal y la estructura del timón de dirección

5.2.2 Resto de componentes

Una vez se dispone del modelado de la subestructura izquierda y derecha, se diseñan las demás piezas. Estos elementos sirven de unión entre las subestructuras, como los dos patines y el tirante, o bien sirven de refuerzo actuando como apoyo y repartiendo cargas, como la barra central.

El diseño de los patines y la barra central sigue el mismo procedimiento que las barras de las subestructuras: primero se genera el cuerpo con un Pad, luego se aplican los redondeos de las aristas con EdgeFillet y por último se realizan los agujeros y se elimina material con Pocket. El material para estos tres elementos es la madera de abeto americano (o spruce) y posee buenas propiedades físicas a la vez de ser bastante ligero. Como en CATIA V5 no se dispone de este tipo de madera, se ha sustituido por la del abeto Alpino (Alpine Fir) ya que posee propiedades físicas similares.

La siguiente figura muestra una visualización de estas tres piezas incluyéndose la opción de señalar los contornos para resaltar los detalles.

Ilustración 40. Representación de los patines y la barra central de la estructura deslizante

La barra central se encuentra unida al patín estrecho a través de dos chapas atornilladas con


41

tirafondos. Dichos patines también se encuentran unidos a las barras horizontales de las subestructura derecha e izquierda mediante tirafondos.

De nuevo se han encontrado ciertos errores en los planos, concretamente en el diseño de la barra central. En la ilustración 47 se señala en rojo la falta de acotación y en verde un ángulo incorrecto ya que al medirlo se obtiene uno de 19° que concuerda perfectamente con el ensamblaje del conjunto.

Ilustración 41. Falta de acotación y error en la representación de la barra central


42

Para terminar con el modelado de la estructura deslizante, queda por diseñar el tirante que une la subestructura izquierda y la derecha. Dicho tirante de acero se une a las barras horizontales mediante un tornillo para uniones metálicas en un extremo, y en el otro, mediante un tirafondo. Como no va a ser el único tirante que se ha de diseñar, se explicará su proceso de creación sirviendo de guía para los siguiente tirantes.

El diseño de un tirante se realiza en tres partes y a través del módulo Wireframe and Surface Design. Al igual que con la correa, se ha introducido un nuev Part en el conjunto ya que se van a utilizar de referencia elementos de la estructura deslizante para el diseño del tirante y puesto sus medidas en el plano son aproximadas.

En una de las partes se diseña la forma del tirante en su unión con la estructura, en otra el cable que hace de tirante en sí y en la última con el otro extremo de unión. La idea es de dibujar una guía que pase por el centro de este tirante para luego hacer que un perfil circular lo recorra y genere la superficie tubular.

Para diseñar un extremo de unión, se crea un plano paralelo a la superficie de apoyo del tirante y que pase por la guía central que se quiere crear. A continuación, mediante la herramienta Sketch se crea la línea que rodea al tornillo que fija al tirante. De acuerdo a las medidas del plano, se terminan de agregar un par de líneas quedando la guía de este extremo tal y como muestra la ilustración 48.

Ilustración 42. Creación de la guía de uno de los extremos del tirante de la subestructura izquierda

El siguiente paso es crear la guía del otro extremo de la misma forma para luego unir mediante un línea ambos extremos. Dicha operación formaría una esquina y generaría problemas al haber una discontinuidad. Esta esquina se suaviza con la herramienta Corner en la que se introduce el radio de acoplamiento de las dos líneas.

Una vez se tiene la guía completa, mediante el comando Sweep se genera la superficie tubular del tirante (ver ilustración 49). Tras esto, tan sólo hay que volver al PartDesign y usar la opción Close Surface para generar el sólido creado con Sweep.


43

Ilustración 43. Generación de la superficie del tirante de la estructura deslizante con el comando Sweep

Para que los extremos de dichos tirantes se mantengan unidos, en el Flyer I se han empleado unas tiras de hojalata que se han enrollado y soldado. Con el fin de simplificar estos elementos, se han considerado como un elemento del mismo espesor que las tiras de hojalata y del mismo material que el tirante. Se ha diseñado cubriendo dichos alambres como un elemento cerrado, es decir, sin ser enrollado. Este componente se ha incluido dentro del PartBody principal.

El diseño final del tirante puede verse en la ilustración 50.

Ilustración 44. Diseño final del tirante de la estructura central. Vista de uno de los extremos de unión

La unión de la estructura central con los largueros del ala se realiza conectando uno de ellos con la barra central y la barra diagonal mayor junto con su respectiva barra vertical (ver ilustración 51). El otro larguero se une con las barras verticales situadas en la parte trasera de la estructura. La fijación se realiza a través de chapas sujetadas con tirafondos.


44

Ilustración 45. Elementos de unión de la parte frontral de la estructura deslizante con los largueros del ala

El modelo de la estructura deslizante queda finalmente diseñado tal y como se muestra en la siguiente imagen:

Ilustración 46. Vista de la estructura deslizante modelada en CATIA V5


45

5.3 Estructura del timón de dirección

Esta estructura esta formada por dos paneles que se encuentran unidos mediante seis barras y dos traviesas en los extremos. Del centro de dichas traviesas se efectúa la unión a las dos “V” de madera que se encargan de soportar el timón como se indicó en el apartardo 3.1.2.

El movimiento de éste se realiza de forma sincronizada con la deformación de las alas a través de una serie de balancines y cables de acero unidos al sistema de cables que torsionan las alas.

Al igual que se hizo con la estructura central, se va a dividir el diseño del presente conjunto en dos partes. Por un lado se explica la realización del timón de dirección en sí, es decir, la creación de los marcos de madera, la tela, las traviesas, etc.; y por otro lado se explicará el diseño del resto de componentes (véase ilustración 71).

El Product en CATIA V5 del ensamblaje esta parte consistirá en otro Product del diseño del timón más las Parts correspondientes al resto de componentes.

5.3.1 Timón de dirección

Se comienza el diseño de este elemento realizando los paneles, que no son más que un marco de madera de abeto americano, y que se encuentra envuelto en una tela de muselina sin blanquear.

El marco de madera que constituye el panel está formado por una estructura de cuatro barras unidas mediante clavos con la silueta de un trapecio y una barra central también de madera de abeto americano que refuerza dicho marco (ver ilustración 53).

Ilustración 47. Vista del panel de dirección del Flyer I diseñado en CATIA V5

El diseño en CATIA V5 de dicho panel sigue un sencillo proceso. Primeramente se crea el marco con la forma de trapecio que está formado por cuatro barras. Mediante la herramienta Pad se generan las dos barras más largas a las que, a través de una serie de Pockets, se le da forma y se realizan los orificios necesarios. Nuevamente mediante Pad se terminan de construir las dos barras del marco y la barra de refuerzo. Por último, se redondean las aristas con EdgeFillet y generan los agujeros restantes con Pocket.

Como se ha comentado anteriormente, las barras largas del marco se unen a las cortas mediante clavos. Aunque esto viene indicado en los planos del NASM [1], no se recogen ni los tipos de

clavos ni la posición de estos y se han estimado mediante la medida sobre los planos y el fabricante encontrado en el capítulo anterior (ver apartado 5.1.1). Dichos clavos además de unir las barras del marco, fija éste a la tela que recubre el panel. Por lo tanto los clavos son introducidos una vez se tenga el conjunto tela-panel montado (ver ilustración 54).


46

Ilustración 48. Indicación del montaje de los clavos después de introducir las barras en la tela

La tela originaria que recubre estos paneles era muselina sin blanquear (conocida como Pride of the West). CATIA V5 no dispone de dicha tela, por lo que se ha tenido que remplazar por cuero beige elegido solamente por la textura, ya que no existen datos que definan al material. Dicha tela solo se aplica al lado exterior del panel y se ha de tensar en la dirección adecuada en el momento de su colocación, estando la veta situada a 45° respecto al eje transversal.

Los extremos de la tela forman una especie de bolsillos por los que se introducen las barras del panel. Una vez se tienen las barras insertadas, la tela se encuentra estirada y se proceden a cerrar dichos bolsillos cosiéndolos a mano. Cuando la tela se encuentra tensada y colocada, se introducen los clavos para una mejor fijación.

Para diseñar en CATIA V5 dicho recubrimiento textil, se parte del módulo Wireframe and Surface Design. La idea es generar la tela como un conjunto de varias superficies. Por un lado, se genera la cubierta de tela principal, es decir, la zona exterior. Se sigue con la creación de la superficie de tela que está en contacto con las aristas redondeadas del panel. A continuación, se realiza el tramo en contacto con las caras interiores de las barras del panel y, por último, se une este tramo a la plancha de tela principal. Dicha unión en la realidad es una costura que en CATIA no se va a representar por simplicidad.

Para aclarar un poco lo recién comentado, en la siguiente figura se ilustra una sección transversal de la tela en la que se observa la forma del bolsillo creado, habilitando la opción de señalar contornos para distinguir las diferentes superficies.

Ilustración 49. Sección transversal del recubrimiento textil del timón de dirección


47

El diseño de estas superficies se ha llevado a cabo mediante el uso de Sketches, planos, líneas auxiliares y las herramientas Multi-sections Surface, Sweep y Fill. Cada una de estas superficies se ha creado mediante tramos que se han unido con la opción Join, a excepción de la cubierta de tela puesto que es un único elemento.

En la colocación de la barra central del panel, el bolsillo se encuentra descosido en esta parte. La unión de esta barra con la tela se realiza con una cuerda atada y con un nudo en la cara interior del panel. Por simplicidad, esta cuerda ha sido representada como un trozo más de tela que bordea la barra central y la sujeta, tal y como se muestra en la ilustración 56.

Ilustración 50. Sujección entre la tela y la barra central del panel del timón de dirección

También se realizan los taladros necesarios en el recubrimiento textil y finalmente se obtiene el diseño que se muestra a continuación:

Ilustración 51. Vista interior del panel del timón de dirección


48

El siguiente paso consiste en realizar los elementos que conectan los dos paneles. Estos son dos traviesas en los extremos y seis barras idénticas, todos ellos de madera de spruce, que se encuentran unidos a los paneles a través de chapas y tornillos para uniones metálicas con sus respectivas tuercas y arandelas.

El diseño tanto de las traviesas como de las barras se realiza en CATIA V5 a través de un Pad y aplicando los respectivos Pockets y EdgeFillets.

En la ilustración 58 se representa sin la proporción adecuada, de arriba a bajo, la traviesa superior, la inferior y la barra de conexión.

Ilustración 52. Diseño de las traviesas y la barra de unión de los paneles

Las chapas que permiten unir estas piezas a los paneles son de tres tipos diferentes y han sido creadas extruyendo un perfil (ver diseño de chapas en 5.2.1). La unión de todo este conjunto creado de chapas, paneles, barras, traviesas y tornillería se muestra a continuación (señalando los contornos):

Ilustración 53. Ensamblaje de los paneles con las barras del timón de dirección


49

Ilustración 54. Ensamblaje de los paneles con la traviesa inferior en el timón de dirección

Ilustración 55. Ensamblaje de los paneles con la traviesa superior en el timón de dirección

Como se observa, dichas chapas se encuentran fijadas con chavetas de hierro a las barras, con tirafondos a la traviesa inferior y con un tornillo para uniones metálicas, tuerca y arandela a la traviesa superior.

La estructura que se lleva diseñada hasta ahora del timón de dirección se encuentra reforzada con cuatro tirantes cruzados, separados en dos grupos paralelos de dos tirantes. Cada uno de éstos, une el centro de la barra mayor del marco de madera con los extremos de la barra mayor del marco de madera opuesto (ver ilustración 62).


50

Ilustración 56. Emplazamiento de los tirantes en el timón de dirección

Aunque el procedimiento para diseñar los tirantes es similar al explicado anteriormente (ver apartardo 5.2.2) hay cierta diferencia en la forma geométrica de éste. El trozo de metal que evitaba que el tirante se separase, ya no existe. En su lugar, el extremo se enrolla helicoidalmente sin necesidad alguna de una chapa de sujeción tal y como recoge la siguiente imagen:

Ilustración 57. Extremo de unión del tirante en el timón de dirección


51

Usando el mismo módulo de Wireframe and Surface Design, el extremo enrollado se crea a partir de una línea guía helicoidal con la herramienta Helix (ver ilustración 63). En dicha hélice hay que definir bien el punto de comienzo para que el alambre esté enrollado y en completo contacto. También es importante definir bien el parámetro del paso y por último elegir la longitud de la hélice. La generación de la superficie es análoga a la explicada anteriormente (apartado 5.2.2).

La unión del tirante en el centro de la barra mayor del marco de madera se realiza también a través de un enrollado helicoidal, creado de la misma manera:

Ilustración 58. Unión del tirante al centro del panel en el timón de dirección

El extremo del tirante mostrado en la ilustración 63 puede girar alrededor del eje del tornillo. Al no haber datos sobre en qué posición se ha de fijar, el paso seguido para determinar dicha posición ha consistido en la unión del centro de dicho tornillo con la hélice del centro de la barra mayor opuesta (ilustración 64). Generando un plano que pase por dicha línea y sea perpendicular al panel, se orienta el eje de la hélice del extremo para que se encuentre en dicho plano.

Los datos proporcionados en los planos del NASM [1] sobre los tirantes son el espesor y el número

de vueltas para crear las hélices. Al ser una estructura simétrica, cuando se modelan los tirantes, éstos se cruzan y se superponen. Ya que en la realidad no se solaparían si no que estarían en contacto, la solución tomada para evitar este problema ha sido girar alguno de los planos mencionados en el párrafo anterior, de tal forma que la hélice de algunos de los extremos pivote una cantidad mínima que garantice el contacto o casi contacto de estos tirantes en el centro del timón de dirección.

Para finalizar con esta parte, se mostrará el elemento de unión del timón con la barra superior en forma de V. Dicho componente se trata de un alambre de acero sujeto a la traviesa superior por medio de una chapa y un tirafondo.


52

Ilustración 59. Alambre de conexión del timón de dirección con las barras en forma de V

5.3.2 Resto de componentes

Como ya se ha explicado, el timón de dirección viene conectado a la estructura del resto del aeroplano a través de dos barras con forma de V. La traviesa superior del timón se conecta a la barra superior mediante un alambre de acero con forma circular que sujeta al otro alambre de la ilustración 65. Dicha conexión a parte de soportar parte de la carga del timón, le permite a éste girar libremente alrededor de un eje aproximadamente paralelo al vertical del Flyer. La traviesa inferior se conecta a la otra barra con forma de V mediante una chapa y dos tornillos para uniones metálicas, permitiendo un pequeño giro del timón en un eje transversal al aeroplano. Para una mayor claridad se muestran a continuación estos acoples modelados en CATIA V5.

Ilustración 60. Unión de la traviesa superior con la barra en V en la estructura del timón de dirección


53

Ilustración 61. Unión de la traviesa inferior con la barra en V en la estructura del timón de dirección

Las barras con forma de V están fabricadas en madera de abeto americano blanco (o white spruce) pero en CATIA V5 se seguirá modelando como Alpine Fir. Dichas barras tienen las misma forma pero difieren en las medidas, en los orificios para la tornillería y en los elementos de unión con el timón.

El diseño de éstas se basa en crear el cuerpo con la forma en V a través de un Pad. Seguidamente con un EdgeFillet se redondean las aristas y con Pocket se elimina el material sobrante y se realizan los agujeros.

Ilustración 62. Extremo de las barras con forma de V que conecta con la estructura deslizante

Tanto en la barra superior como la inferior, los cuatro extremos que se conectan a la estructura


54

deslizante llevan insertados un alambre terminado en una cabeza circular. La inserción de este alambre en las barras tiene lugar mediante una ranura y un orificio realizado con las herramientas Slot, EdgeFillet y Pocket tal y como se resalta en la ilustración 68. En esta imagen también se puede observar como el alambre de acero está sujeto con dos cables de hierro enrollados cuyo diseño es similar a la forma explicada en la estructura deslizante (ver apartado 5.2.1). La única diferencia radica en que los extremos están enlazados helicoidalmente al igual que los tirantes del timón de dirección.

El extremo de la barra superior se puede ver en la ilustración 66 y se compone de un alambre con dos agarres insertados en la barra y terminado en un cabeza circular. Dicho alambre se sujeta con tres cables enrollados que se diseñan como los anteriores.

El extremo de la barra inferior también se ha mostrado en la ilustración 67 y consiste en una chapa metálica que actúa como abrazadera con la forma de la barra y sujetada mediante seis clavos de cabeza plana.

Para acabar con el modelado en CATIA V5 de esta parte, se realiza el refuerzo de la barra inferior en una de las dos partes de la V, mediante el enrollamiento de un cable de hierro una longitud de unos 203 milímetros.

Ilustración 63. Incongruencias en la acotación de los elementos de la traviesa superior

Al igual que con otras piezas, se han encontrado diversos errores en los planos del NASM [1].

Aparecen varias incongruencias relativas al alambre de sujeción de la traviesa superior y el tirafondo que lo sujeta mediante la chapa. En la ilustración 69 se han señalado en rojo dos cotas distintas, referidas a la posición del eje del tirafondo con respecto a los bordes de la traviesa superior, que son incongruentes. La distancia de dicho eje con respecto a la parte frontal de la traviesa, se ha tomado como 7/16 pulgadas. Las cotas señaladas en verde indican el uso de un tornillo demasiado largo para el espesor de la traviesa, ya que con dicho tornillo lo atravesaría.

Otro de los fallos encontrados en los planos durante el modelado de la barra con forma de V inferior se muestra en la siguiente imagen.


55

Ilustración 64. Errores en los planos del NASM [1] referentes a la barra con forma de V inferior del

timón de dirección

Por una parte, en verde se señala la incoherencia de las medidas ya que de ser verdad el ángulo señalado en la parte inferior debería estar entorno a los 45 grados. La longitud de la barra mal acotada se ha tomado de forma que la barra con forma de V encajase en la estructura deslizante y en el timón con los grados indicados en la imagen de arriba. Para ello la longitud final tomada es de 1850,456 milímetros, que difiere de los 1701,8 milímetros que se acotan.

Por otra parte, en rojo se señala la falta de medida que se suple a través de la medición manual.

Y para terminar, en azul se indica la incoherencia de nuevo de estas cotas, que miden el ancho entre la subestructura izquierda y la derecha ya estudiadas, con las cotas del plano F 1-3 del NASM [1]. Esto también ha quedado solucionado cuando se corrigió el error señalado en verde de

la longitud.

La estructura del timón de dirección modelada en CATIA V5 queda finalmente como se muestra en la ilustración 71.


56

Ilustración 65. Diseño de la estructura del timón de dirección en CATIA V5

5.4 Estructura del timón de profundidad

Este último bloque está formado por el estabilizador, por la estructura y componentes que lo une con el resto de la aeronave, por un buje y por una barra de mando (véase ilustración 104). Tal y como se indicó en el apartado 3.1.1, dicho estabilizador o timón de profundidad se constituye de dos paneles unidos mediante barras a un sistema de mando compuesto por tres balancines y formando este conjunto un mecanismo de cero grados de libertad. El movimiento de los timones se consigue gracias a la deformación de los mismos, deformación que tiene lugar en las costillas y en la propia tela.

El diseño en CATIA V5 de dicho bloque viene dado por un Product en el que se incluye el modelado del estabilizador (paneles, balancines, tirantes, tela, etc.) en un SubProduct, así como el diseño del buje. El resto de componentes (barras de unión, barra de mando, patines, elementos de conexión, etc.) son insertados como CATParts dentro del Product principal.


57

Teniendo en cuenta lo anterior, se analizará el conjunto en tres partes. Se comenzará desarrollando el diseño del estabilizador, se continuará con el de componentes estructurales junto a la barra de mando y se terminará con el modelado del buje. Por último, se detallará el ensamblaje del conjunto final.

5.4.1 Timón de profundidad

Como se ha comentado en el apartado 3.1.1, el estabilizador o timón de profundidad está compuesto por dos paneles unidos entre sí a través de tres barras y a los balancines mediante un conjunto de 12 bielas, además de estar reforzado con doce tirantes. Al ser una estructura compleja y compuesta por un gran número de piezas, su modelado se va a realizar también por partes (ver ilustración 90).

En primer lugar sólo se comentará el diseño de uno de los paneles, ya que el otro es realizado de forma casi idéntica. Seguidamente, se hablará del modelado de los balancines y sus elementos y, para terminar, se continuará los elementos de unión de los paneles (barras, chapas, etc.) y con los tirantes.

La estructura organizativa en CATIA del estabilizador viene dada por cuatro SubProducts que representan al panel superior, al panel inferior, al sistema de mando y a un SubProduct auxiliar que recoge elementos de unión entre los paneles, tales como chapas, tornillos, arandelas y tuercas. Éste último se ha añadido con el fin de aliviar árbol de CATIA V5 para el timón de profundidad. El resto de elementos son incluidos como CATParts dentro del Product del estabilizador.

Paneles

Estos componentes están formado por un marco de madera de abeto de grano recto compuesto por dos bastidores que acaban con arcos de círculo en las puntas y unidos mediante escuadras atornilladas con tirafondos. La estructura del panel la completan una serie de costillas de madera de fresno con algo de curvatura encajadas en un hueco sobre el bastidor y un larguero central de madera de abeto americano unido al resto de la estructura mediante el recubrimiento textil que envuelve a todo el panel (ver ilustración 83).

Ilustración 66. Panel del timón de profundidad sin el recubrimiento textil

Para diseñar el marco de madera en CATIA V5, se comienza creando cada bastidor con la herramienta Multi-sections Solid la cual permite, mediante una guía y varios perfiles, crear la barra con las puntas en forma de arcos de círculo. Se prosigue redondeando las aristas con EdgeFillet, cortando las puntas de los bastidores para que queden rectas con Pocket y, por último, realizando los agujeros de los clavos que fijan la tela y tornillos pasantes mediante Pocket, Groove y CirPattern. A continuación, se fijan los bastidores con dos escuadras creadas con Extrusion del


58

módulo de Generative Sheetmetal Design (ver apartardo 5.2.2). La siguiente imagen proporciona una vista de la unión de estos dos bastidores mediante la escuadra así como el corte de la puntas realizado.

Ilustración 67. Escuadra de unión de los bastidores y el corte de las puntas de los mismos

El siguiente paso será la realización de las costillas y de las piezas donde éstas van encajadas. Hay dos tipos de costillas, las más cortas situadas en los extremos y las interiores. Las piezas que sujetan a las costillas presentan cinco formas diferentes, pues se han de adaptar al contorno variable de los bastidores, y van fijadas mediante dos clavos al marco de madera. El proceso de creación de todas estas piezas es bastante sencillo debido a su geometría y se llevan a cabo mediante Pad y Pocket, obteniendo una unión de la costilla al bastidor como se representa en la ilustración 74.

Ilustración 68. Unión de las costillas con el bastidor del timón de profundidad


59

El siguiente elemento a diseñar es el larguero. Dicha pieza se sitúa sobre el centro del panel debajo de las costillas y está sujeta a la estructura mediante el recubrimiento textil. La forma de modelar este componente en CATIA V5 es a través de un Pad para generar el cuerpo principal, EdgeFillet para redondear aristas y Pocket para realizar los agujeros necesarios. Además esta barra lleva dos tiras de chapas enrolladas y que sirven de refuerzo en la conexión del estabilizador al resto de la estructura (se ve parcialmente en la ilustración 102). Una vez que se tiene el esqueleto del panel, se procede a diseñar el recubrimiento textil.

Al igual que en el timón de dirección, la tela originaria era muselina sin blanquear y se modela en CATIA V5 como cuero beige. Dicha tela sólo se aplica al lado exterior del panel y como ocurría antes, se ha de tensar en la dirección adecuada en el momento de su colocación, estando la veta situada a 45° respecto al eje transversal.

Los extremos de la tela forman una especie de bolsillos por los que se introducen los bastidores. Una vez se tienen las barras insertadas con los huecos para las costillas, se encaja el larguero en un segundo bolsillo creado para éste. Por último, se introducen las costillas por una tercera funda y se fijan en los huecos de tal forma que la tela se encuentra estirada como una tienda de campaña. Posteriormente se proceden a cerrar dichos bolsillos cosiéndolos a mano. Cuando la tela se encuentra tensada y colocada, se remata con clavos para una mejor fijación con los bastidores (véase ilustración 83).

El recubrimiento del timón de dirección poseía una cubierta plana fácilmente de diseñar. En cambio en este timón, la cubierta textil es curva y varía dependiendo de la posición del bastidor ya que se adapta a la forma de las costillas y del larguero como se puede observar en la ilustración 83. En definitiva, la tela del timón de profundidad es una superficie bastante compleja de modelar en CATIA V5.

Para evitar una carga de trabajo demasiado grande, se va a diseñar el recubrimiento textil como un nuevo Part dentro del Product del panel, donde ya se encuentra el marco con las costillas, el larguero y los elementos de unión. Esto evita que se tenga que diseñar la tela partiendo desde cero y dándole la forma de todos los elementos, con lo que las piezas ya insertadas se podrán tomar de referencia.

Estando en el módulo Wireframe and Surface Design, el primer paso es crear en el árbol diferentes grupos geométricos tales como Sketches, Planos, Superficies, Líneas y Puntos, Operaciones, Simetrías y Elementos Auxiliares Generados. Esto es necesario porque el número de elementos totales en estos grupos es de 498, es decir, una enorme cantidad que ha de organizarse correctamente para acceder a ella lo más rápido y fácilmente posible. Aunque hasta ahora es la primera vez que se comenta esta acción, ha sido usada durante el diseño de las piezas ya estudiadas con el fin de tener un trabajo más ordenado. Una vez creados los grupos geométricos, se comienza con el diseño.

Al igual que con el otro timón, se han generado distintos grupos de superficies y posterior miente se le han dado espesor. El primer grupo lo forma la tela que recubre la parte exterior del panel más los bolsillos de los bastidores y el segundo, está representado por los trozos de tela que crean las cavidades para las costillas y para el larguero.

Para comenzar con el diseño, el primer paso es modelar las partes de las superficies más sencillas. A partir del esqueleto del panel y mediante la herramienta Offset, se generan las superficies por las que debe pasar la tela (véase ilustración 75).


60

Ilustración 69. Superficies generadas con un offset a partir de las componentes del esqueleto del timón de profundidad

Nótese que no se han creado Offset de las partes inferiores de las costillas ni del larguero ya que dichas partes se van a realizar en el modelado de los respectivos bolsillos.

Para el siguiente paso se va a considerar la hipótesis simplificativa en la que los trozos de la tela situados entre las costuras de la parte exterior del timón sean planos y estén en contacto con la cara superior del larguero. Dichos trozos se muestran en la siguiente imagen:

Ilustración 70. Superficies que se consideran planas en el diseño de CATIA V5

Estas superficies han sido generadas en CATIA V5 con las herramientas Fill, Multi-sections Surface y el uso de Symmetry.

Al estar estos trozos planos delimitados por las costuras de los bolsillos, hay una franja vacía entre dichas superficies y el bastidor tal y como se muestra en la siguiente figura. Nótese que el offset de las costillas ha sido cortado mediante Split por la línea de la costura (ver ilustración 77).


61

Ilustración 71. Modelado de las superficies consideradas planas

La cara superior del bastidor y cualquiera de las superficies planas, que se encuentran en la zona superior del larguero, están a diferente altura y se hallan unidas formando una curva que se representa en los planos mediante la siguiente ilustración:

Ilustración 72. Forma del bolsillo de los bastidores en el recubrimiento textil

El único dato que se posee es la posición de la línea de costura y la diferencia de cotas entre las caras del bastidor y del larguero. Con esto, se ha creado el perfil de la figura con la condición de que estas curvas sean tangente a la superficie plana y a un pequeño radio de acuerdo con el bastidor. Para modelar dichas superficies se usa de nuevo Multi-sections Surface, Fill y Symmetry, representando su resultado a continuación. Nótese que el hecho de tantas líneas en la creación de este perfil se debe a que el diseño se ha tenido que dividir en diversos tramos.


62

Ilustración 73. Modelado de la unión entre superficies planas y superficies del bastidor

En las franjas restantes de unión de las superficies planas con la de las costillas, se deja que CATIA V5 genere el perfil a través de Multi-sections Surface. Para ello, se le indica que realice una superficie que por una parte pase por el borde de la costilla y se tangente a ésta, y por otra, que pase por el borde de la superficie plana y sea también tangente a ésta. Además, las dos líneas que forman los lados más cortos de esta franja restante se usan como guía para generar dicha superficie. Con la ayuda de Symmetry, se terminan de crear todas las franjas simétricas. Por último, con la herramienta Split se cortan los trozos de la superficie del larguero sobrante.

Una vez diseñada la parte exterior de la tela, queda cerrar el bolsillo de los bastidores y generar las superficies de las dos cavidades distintas correspondientes a las costillas y al larguero.

Para completar el hueco del bastidor, se usa la opción Blend. Dicha herramienta crea una superficie a partir de la entrada de dos curvas, sus soportes e indicando el tipo de continuidad que se desea. En este caso, indicando que la primera curva sea la perteneciente al bastidor con éste de soporte, y como segunda, la perteneciente al borde de la superficie plana con ésta de soporte; la opción Blend genera la superficie que cierra el bolsillo del bastidor con continuidad tipo tangencial. Por último, con la herramienta Join se unen todas las superficies creadas terminando de diseñar el primer grupo de superficies.

El perfil del bolsillo del larguero tiene una forma recogida en los planos como se muestra a continuación:

Ilustración 74. Forma del bolsillo que envuelve al larguero del panel del timón de profundidad

Al no venir medidas, el diseño se hace ojo intentándose asemejarse lo más posible al dibujo en escala 1:1. Para ello, se modela el perfil de la parte de abajo del bolsillo en un Sketch y con el uso de nuevo de Multi-sections Surface se van creando los trozos de estos bolsillos. Dichos trozos se


63

unen por un tramo recto de tela (ver ilustración 81).

Ilustración 75. Modelado de la superficie del bolsillo para el larguero del timón de profundidad

Nótese en la imagen que en el hueco para el bastidor hay trozos abiertos debido al hecho de que es la zona por donde se insertan las costillas en sus respectivos bolsillos.

La parte de abajo de la cavidad para las costillas se realiza de la misma forma que la zona de arriba. Se crea un Offset de la costilla en esta parte, se corta por las costuras y mediante Multi-sections Surface se genera el resto del bolsillo.

En los planos se indica que en la cara interior de la tela, los bolsillos de las costillas y del larguero vienen cosidos juntos. Aquí sin embargo, en la imagen anterior se puede apreciar el hueco en la cavidad del larguero que se ha dejado. Se podría crear una superficie que lo cerrara pero, al tener que ser tangente en todo su contorno y dos zonas de éste son problemáticas para la continuidad tangencial, se opta por añadir un elemento de refuerzo que es tangente a los dos bolsillos. En la siguiente figura se puede apreciar lo comentado:

Ilustración 76. Diseño final del recubrimiento textil del timón de profundidad. Parte interior


64

Con Join se termina de crear el conjunto del segundo grupo de superficies. A continuación, basta dar espesor a estos dos grupos desde el módulo del Part Design a través de ThickSurface.

Para acabar el panel, se insertan los clavos en los bastidores para dar sujeción a la tela. Finalmente el diseño de todos sus componentes se muestra en la ilustración 83.

Ilustración 77. Cara interior del panel del timón de profundidad

Sistema de mandos

Está compuesto por tres balancines idénticos que se unen a un tubo de acero mediante unas chapas que abrazan a éste. El control del giro del sistema se realiza a través de una rueda de madera de abeto que se une al tubo mediante soldadura de una chapa con éste.

Los balancines están compuestos de un brazo de madera de fresno de grano recto con una apertura fijada por dos cuñas de fresno, un conjunto de chapas y un par de cables enrollados. A su vez, en los extremos se fijan cuatro chapas para conectar el brazo a las barras que unen el sistema de mando con los paneles.

El diseño en CATIA V5 del balancín es bastante sencillo y tan sólo se va mencionar el modelado de la chapa enrollada en uno de sus extremos y que sujeta a las otras chapas que conectan con las barras del timón de profundidad. Para su realización, se parte creando la primera cara con la que se comienza a enrollar mediante un Wall (en el módulo Generative Sheetmetal Design), y a través de Wall On Edge se van creando el resto de caras una a una. El modelo en CATIA V5 de dicha chapa se muestra en la ilustración 84 y la del balancín completo en la ilustración 85, habilitando el uso de contornos en la primera para una mayor claridad.


65

Ilustración 78. Modelado de la chapa enrollada en el balancín del timón de profundidad

Ilustración 79. Diseño en CATIA V5 del balancín del timón de profundidad

La rueda que controla el giro del sistema de mando está compuesta por dos discos de madera de spruce pegadas a un tercer disco de menor diámetro y por el que se enrolla un cable de hierro dando unas diez vueltas. Uno de los dos discos lleva fijado una chapa de acero mediante cuatro tirafondos. A través de tres remaches, se une una especie de arandela a dicha chapa que se suelda al tubo del sistema de mando fijando dicha rueda (véase ilustración 86).

Ilustración 80. Modelado de la rueda del sistema de mando del timón de profundidad


66

En la unión de las chapas sólo se indica el diámetro del remache. Para el diseño de éste se toma uno con cabeza redondeada de acero y se ajusta a la norma MIL-R-47196A [28].

Para terminar, se realiza el tubo hueco de acero y se ensambla todo el conjunto. En la siguiente imagen se representa el sistema de mando completo.

Ilustración 81. Diseño en CATIA V5 del sistema de mando del timón de profundidad

Hay que indicar que la separación entre los 3 balancines es de 28 pulgadas (711’2 milímetros) como se indica en el plano E hoja 5 de 7 del conjunto del NASM [1], sin embargo hay una

inconcordancia de esta medida en la hoja 6 de 7 pues no la toma como 28 pulgadas si no como 27 13

16.

Elementos de unión de los paneles

Este conjunto lo forman 15 barras de madera de abeto americano que se unen mediante chapas a los paneles y a los balancines. Dichas chapas actúan de articulaciones y la unión de las barras a éstas se hace fija por medio de unas chavetas.

Todas las barras tienen la misma forma pero variando su longitud. En la siguiente imagen se observa la morfología y dimensiones de las barras y en la tabla los distintos valores de las medidas de cada una.

Ilustración 82. Dimensiones características de las barras que conectan los paneles y el sistema de mando del timón de profundidad


67

Tabla 5. Dimensiones de las barras de la ilustración 87

Localización Número requerido Longitud entre orificios L

Parte delantera del balancín 6 318’882 milímetros

Parte trasera del balancín 6 289’139 milímetros

Extremos del panel 2 588’963 milímetros

Centro del panel 1 592’137 milímetros

La chapa que conecta estas barras al panel están sujetas a éste mediante un tornillo para uniones metálicas, una arandela y una tuerca.

Tirantes

Para dar más rigidez al conjunto, los paneles se encuentran unidos mediantes seis tirantes. A su vez, el conjunto del estabilizador queda también tensado con otros seis tirantes a la estructura del timón delantero que se estudia en este apartado. Todos estos cables de acero se unen en el plano medio del larguero.

El diseño de esos tirantes en CATIA V5 se realiza como el descrito en el apartado 5.2.2. Las uniones de éstos a las diferentes barras se realiza mediante una chapa agujereada por la que se introduce el lazo del tirante.

Ilustración 83. Unión de los tirantes a los paneles del timón de profundidad

Aunque se hayan dibujado los tirantes que unen al estabilizador con el resto de la estructura, el diseño en CATIA V5 del timón de profundidad queda representado tal y como se observa en la imagen precedente:


68

Ilustración 84. Diseño en CATIA V5 del timón de profundidad. Vista trasera en perspectiva

5.4.2 Componentes estructurales y barra de mando

El estabilizador va unido al resto de la estructura mediante dos barras curvadas en forma de L que se fijan a la estructura deslizante a través dos chapas. A su vez, estas barras están acopladas con un patín y sujetas al resto del aeroplano con cuatro barras diagonales. Entre estas diagonales se encuentra la barra de mando que controla el giro de los balancines con una cadena.

Ilustración 85. Vistas en el plano E-2 [1] de la barra con forma de L


69

El diseño de estos componentes no es tan complejo como el del estabilizador, además se agilizará puesto que la estructura es simétrica respecto al plano medio del Flyer I.

Si se observan las vistas de la barra en L en los planos del NASM [1] (ver ilustración 91), parece a

priori que dichas barras son paralelas al plano medio del aeroplano. Pero éstas, se encuentran dobladas de tal forma que el extremo vertical, aunque paralelo, se halla más cerca de este plano. Por lo tanto, el diseño en CATIA V5 no se realiza mediante un simple Pad, sino que hay que definir una línea guía e ir creando perfiles perpendiculares para que con Multi-sections Solid se genere la barra. Se finaliza el diseño con los Pockets necesarios para los agujeros y la eliminación de material.

Tras modelar la pieza en L, el siguiente paso es diseñar las dos diagonales que la unen a los largueros del aeroplano pero se tiene el mismo problema. En las vistas se representan sus dimensiones como si fueran barras planas, pero al encajarse en la estructura se encuentran dobladas.

Se crea un CATPart común para las dos diagonales pero incluyéndolas en diferentes Partbodies. Al igual que con las barras en L, no se basta con Pad, si no que hay que diseñar una línea guía y dibujar perfiles perpendiculares a ésta para que la herramienta Multi-Sections Solid de la forma final a las barras. Sabiendo la posición de la zona de contacto de las dos diagonales como la de los extremos de éstas, la curvatura se ha diseñado de forma que se asemeje lo más posible al dibujo, cumpliendo todas las restricciones geométricas señaladas.

Aunque no se aprecien los detalles ni estén en proporción, en la siguiente imagen se puede ver en su vista más característica la curvatura de la diagonal pequeña a la izquierda y de la mayor a la derecha. No obstante, para una mejor ilustración consultar el grupo de ilustraciones 108-111.

Ilustración 86. Curvatura de las barras diagonales de la estructura del timón de profundidad


70

Estas dos diagonales se unen entre sí mediante un tornillo para uniones metálicas, arandelas y una tuerca. A su vez, las dos barras diagonales se fijan a sus simétricas con una barra de madera de spruce unida por medio de una escuadra sujetada con tirafondos, tornillos para uniones metálicas y tuercas; tal y como se muestra en la ilustración 93.

Ilustración 87. Uniones de las barras diagonales de la estructura del timón de profundidad

De los cuatro extremos que poseen las dos diagonales unidas, dos se conectan con los largueros del ala mediante chapas y los otros dos se fijan a la barra en forma de L por medio de chapas y a través de un tornillo para uniones metálicas. Estas sujeciones se pueden ver en las ilustraciones 99 y 103. La unión con la estructura deslizante también se recoge en la ilustración 105.

Una vez se tienen las barras en forma de L y las diagonales fijadas, se procede con el diseño de la barra de mando. Dicha barra está conectada en los extremos de las diagonales menores mediante chapas y sendos ejes que le permiten el giro (véase ilustraciones 95 y 98). Está compuesta por una barra principal de madera de abeto americano en la que se inserta una polea con la misma morfología que la del estabilizador pero sin chapa adherida. En el lado opuesto a la polea se fija una barra por medio de herrajes que hace la función de control manual de la barra de mando. Por último, se le añaden dos ejes en los extremos sujetos ambos con chapas a la barra principal. Uno de los ejes se encuentra atornillado a la barra mientras que el otro, el cual tiene un extremo con la forma de un tornillo de cabeza plana, queda exclusivamente sujeto por la chapa.

El diseño de esta barra de mando en CATIA V5 se ha realizado en conjunto dentro del mismo CATPart, separando las piezas en diferentes PartBodies. El modelado no se va a detallar ya que es bastante simple y, además, algunas piezas son iguales o muy parecidas a otras ya analizadas.

Los elementos que forman la barra de mando quedan representados en CATIA V5 tal y como se recoge en la siguiente imagen:


71

Ilustración 88. Modelado en CATIA V5 de la barra de mando del timón de profundidad

Ilustración 89. Vista de la barra de mando real usada en el Flyer I [29]

En la ilustración 95 tomada de [29], se puede comparar el modelo creado con el real. Nótese que la

barra de control manual estaba colocada para ser controlada con la mano izquierda del piloto. Cuando el éste la accionaba, provoca un giro en la barra de mando que era trasmitido al estabilizador mediante una cadena de acero conectada entre las dos poleas. El cuerpo de dicha cadena está formado por eslabones en las zonas de contacto con la polea y por dos cables de acero que se unen a éstos.


72

Cada eslabón tiene una forma conocida que le da el nombre de cadena sash. Su diseño se ha realizado tenido en cuenta el estándar tomado en [29] para un eslabón de espesor 0.9 milímetros.

Ilustración 90. Medidas del eslabón tipo sash del modelo tomado en [29]

El diseño en CATIA V5 se realiza todo dentro de el mismo CATPart. La idea es modelar primero los trozos formados por eslabones y luego crear los cables de acero que los unen. Se realiza el cuerpo de un eslabón mediante Extrusion del módulo Generative Sheetmetal Design y se elimina el material sobrante mediante Pocket, que le da la forma final. Por medio de CircPattern se generan los eslabones que rodean a la polea y se repite el mismo proceso, pero con RectPattern, para obtener los trozos de cadena recta con eslabones.

Una vez creadas ambas partes de la cadena, se une con un par de cables de acero cuyos extremos quedan fijados por medio de una chapa enrollada tal y como se vio con los tirantes de la ilustración 50.

Ilustración 91. Modelado en CATIA V5 de la cadena del control de mando del timón de profundidad

La siguiente imagen muestra la fijación de la cadena a la polea mediante un tornillo para madera y una arandela.


73

Ilustración 92. Unión de la barra de mando con la diagonal menor y con la cadena de la estructura del timón de profundidad

El patín de spruce viene diseñado en CATIA V5 de la misma forma que los de la estructura deslizante (apartado 5.2.2) y son anclados a las barras con forma de L mediante dos tornillos para uniones metálicas, sus respectivas tuercas y arandelas. Además, desde este punto de anclaje se fija el tirante con la zona de unión de las diagonales del lado opuesto. Dicho tirante se diseña a través del módulo Wireframe and Surface Design y con pasos muy similares a los anteriores descritos, es más, de nuevo se presenta el problema de tirantes cruzados ya que es simétrico con respecto al plano medio de la aeronave. Dicho inconveniente se soluciona del mismo modo que en el estabilizador, girando uno de los extremos de unión una cantidad muy pequeña.

Finalmente, el acople del patín a la barra junto con la sujeción del tirante se muestra en la siguiente figura:

Ilustración 93. Unión de la barra L con el patín, la diagonal mayor y el tirante en la estructura del timón de profundidad

La última parte a diseñar es la relativa al buje. Dicho elemento está formado por un eje principal, dos cajas de rodamiento, un collarín de ajuste, dos arandelas de retención, 16 bolas de acero, una rueda de bronce, dos arandelas, dos tuercas y dos chapas (véase ilustración 100).


74

El eje es una pieza que se fija al montar el conjunto al patín. La rueda de bronce gira libremente alrededor del eje gracias a los dos rodamientos enroscados en el interior de la rueda con distinto tipo de rosca, a derechas en un extremo y a izquierdas en el otro. Estos rodamientos pueden rotar alrededor del eje gracias a un conjunto de 16 bolas de acero (8 en cada uno) que se encuentran sujetas a estos rodamientos a través de una arandela de retención. Por último, se fija el conjunto a las chapas mediante dos arandelas y dos tuercas roscadas en los extremos del eje.

Ilustración 94. Vista explotada del buje de la estructura del timón de profundidad

Ilustración 95. Vista del buje real usado en el Flyer I [29]

En el modelado en CATIA V5, el material elegido para las piezas ha sido el acero excepto para la rueda, que es de bronce. Dicho diseño no presenta dificultad alguna siendo el único problema hallado una falta de cota del ancho del rodamiento izquierdo en los planos. Para solventarlo, se tomó el mismo ancho que el otro rodamiento.

En la ilustración 101 se puede observar con detalle el buje real que los hermanos Wright instalaron en su primera aeronave controlada.

5.4.3 Montaje de las partes

El ensamblaje del timón de profundidad a las barras en forma de L se realiza a través de tres zonas. Por un lado, el tubo del balancín rueda en una chapa sujeta a dicha barra con dos tirafondos


75

(ver ilustración 103). Y por otra parte, los largueros superiores e inferiores se fijan por una bisagra cuyo eje está clavado en éstos (ver ilustración 102).

Ilustración 96. Bisagra de unión del estabilizador a las barras en L

Ilustración 97. Unión del estabilizador con la barra en L


76

Un aspecto que no se ha comentado durante el diseño del estabilizador, es que al montarlo sobre las barras en L, éstas atraviesan el recubrimiento textil. La eliminación del material de tela necesario se lleva a cabo mediante la opción booleana de Remove. Lo mismo ocurre con la chapa enrollada en los largueros a la altura de la bisagra como se puede apreciar en la ilustración 103.

La estructura del timón de profundidad queda modelada en CATIA V5 de la siguiente manera:

Ilustración 98. Vista del modelado en CATIA V5 de la estructura del timón de profundidad

5.5 Ensamblaje de los bloques

Tras haber diseñado los distintos bloques, mediante un nuevo Product en CATIA V5 se introducen las 3 partes y se aplican las restricciones necesarias para ensamblarlos. Primeramente, se une la estructura del timón de profundidad con la estructura central a través de cuatro chapas atornilladas. Estas chapas se encuentran en las diagonales mayores y las barras con forma de L en la estructura del timón de profundidad; y en la barra horizontal y la diagonal mayor de la estructura deslizante; tal y como se muestra en la siguiente imagen:


77

Ilustración 99. Ensamblaje de la estructura deslizante y la del timón de profundidad

La estructura del timón de dirección se ensambla mediante las barras en “V” a la estructura central tal y como se representa en los planos. Al no haber ningún tipo de cota señalada de la unión (véase siguiente imagen), se ha fijado el conjunto manteniendo el modelo lo más parecido posible a lo representado en los planos.

Ilustración 100. Vista del ensamblaje de la estructura del timón de dirección y la estructura central en [1]


78

Ilustración 101. Vista del ensamblaje de la estructura del timón de dirección y la estructura deslizante en el modelo de CATIA V5

Finalmente se muestra el modelo del conjunto de las tres estructuras analizadas y diseñadas en CATIA V5 durante este documento:

Ilustración 102. Vista en perspectiva de la estructura completa diseñada en CATIA V5


79

Ilustración 103. Perfil de la estructura completa diseñada en CATIA V5

Ilustración 104. Alzado de la estructura completa diseñada en CATIA V5


80

Ilustración 105. Planta de la estructura completa diseñada en CATIA V5


81

6 CONCLUSIONES

La participación personal en el estudio y modelado del Flyer I supuso una gran motivación, pues fue el primer aeroplano controlable de la historia de la aviación; un reto, por la cantidad de problemas encontrados y las formas de afrontarlos; y una fuente de aprendizaje, ya que no sólo se ha ganado experiencia en el uso de CATIA V5, sino también en la lectura e interpretación de planos así como en la ardua búsqueda de información de todo tipo.

Durante la redacción del presente documento se ha puesto un gran empeño en que el lector entendiera los diferentes capítulos con la mayor claridad posible. El uso de una gran cantidad de imágenes durante el modelado en CATIA V5 de los distintos elementos se basa en esta idea. A su vez, le permite al lector ver con gran detalle las piezas, uniones, conjuntos, diseños seguidos, etc., sin necesidad de disponer del software o de los archivos del modelado.

En una de las búsqueda de información, se encontró que se habían creado tanto en las redes sociales Facebook [8] e Instagram [29] sendas cuentas para conmemorar a los hermanos Wright

en el 100 aniversario del National Park Service. En ellas se detallan el funcionamiento de distintas partes del Flyer I, así como se habla de la historia de los hermanos y también se han subido fotos y vídeos del mismo. Al conocer tan de cerca el aeroplano, se ha participado en dichas redes comentando y haciendo sugerencias que han tenido en cuenta, tal y como recomendar mencionar el sistema de deformación del ala pero mostrando como afecta al timón de dirección. Algunas de las fotos de este proyecto se han tomado de dichas cuentas.

Las siguientes conclusiones se llevan a cabo recorriendo los distintos ámbitos de trabajo del proyecto.

6.1 Los hermanos Wright

Tras haber estudiado la historia de Orville y Wilbur Wright se destaca su gran talento e inventiva, pero también deslumbraron por ser grandes investigadores y trabajadores. Carecían de estudios, de amigos en la alta sociedad y de ayudas externas. Absolutamente todo pasaba por sus manos y tuvieron que financiar completamente el desarrollo del primer aeroplano sólo con su negocio de bicicletas. Pese a encontrarse con una gran cantidad de problemas, trabajaban meticulosamente y gracias a ello lograron otras hazañas.

Por la serie de catástrofes y fracasos ocurridos durante la invención de la primera máquina voladora más pesada que el aire por expertos científicos, la gente, la prensa y el ejército tenía poca fe en ellos. A continuación se hace mención a las palabras usadas por un miembro de la estación de salvamento de Devil Kills Hills donde se realizaban las pruebas:

“Si un reputado científico no había logrado volar, ¿por qué iban a conseguirlo los Wright?. No podíamos evitar pensar que eran un par de pobres chalados. Se tiraban horas de pie en la playa simplemente mirando a las gaviotas volar, elevarse y descender.”

No obstante, trabajaron sin descanso y convirtieron su hobby en su medio de vida.

6.2 Planos del NASM [1]

La recreación virtual de los sistemas aquí estudiados ha sido posible gracias a los planos del The National Air And Space Museum [1] del Instituto Smithsonian. Éstos fueron realizados en 1986

basándose en las medidas tomadas del aeroplano de los hermanos Wright de 1903 y de los planos de 1950 de Louis P. Christman, lo que proporciona que el modelo aquí diseñado sea fiel al real.

Cuando por primera vez se trató de interpretar los planos, resultaba una tarea difícil comprender el completo funcionamiento de todas las partes. Es por ello que se decidió aparcar esta acción e

CONCLUSIONES

82

informarse de la historia de los hermanos Wright y del Flyer I, usando como base el libro “First Flight: The Wright Brothers and the Invention of the Airplane” [3] y búsqueda de más información por la web.

Una vez se tenía la idea de cómo funcionaba el conjunto a modelar, se pasó a interpretar los planos. Dicha acción requería adaptar el conocimiento que se había adquirido con la información externa a la forma estructural que se representaban en los planos. Durante este proceso se destacaron una serie de aspectos:

Se dedicó un tiempo considerable en la búsqueda de significado de abreviaciones y notaciones, así como de estándares. También se tuvo que explorar la web para localizar vistas de diferentes componentes del aeroplano original porque no quedaba claro con lo representado en los planos.

Las unidades de las cotas a veces no se podían distinguir debido a la antigüedad de los planos por lo que se tenía que recurrir a otras vistas para identificar su valor.

A veces ciertas cotas eran incompatibles con el ensamblaje de la pieza en el estructura, lo que llevó a adaptar dicha medida para que el conjunto quedara lo más veraz posible. Por ejemplo, se encontraron el uso de algunos tornillos para uniones metálicas cuyo espárrago no era lo suficientemente largo para llegar a la tuerca de fijación.

También se hallaron las mismas cotas en diferentes vistas y con diferentes valores. La solución tomada fue la misma que cuando se encontraban cotas incompatibles.

Por último, se descubrieron medidas sin acotar teniéndose que adaptar el diseño para que el elemento fuera lo más similar al original.

Aunque durante el modelado de los componentes de estudio se han mencionado ciertos errores en los planos, no se han incluido todos los hallados. Puesto que la gran mayoría de errores se pueden solventar fácilmente y no son tan relevantes, sólo se han comentado aquellos que se han considerado importantes en la creación del modelo.

Antes de pasar a la siguiente sección, se señala la gran ayuda de las notas del autor en los planos. A través de éstas, se pudo comprender la fabricación de algunos elementos importantes como la tela, se conoció los materiales que constituían las piezas y con las aclaraciones se comprendieron mejor ciertos aspectos.

6.3 Uso del software

Del largo uso de CATIA durante este proyecto se han aprendido numerosos aspectos tanto de diseño en sí como de organización. Dedicar tiempo a organizar y nombrar los archivos y elementos del modelado es una tarea muy importante cuando se va a trabajar con una gran cantidad de elementos.

El esquema que se ha seguido para el almacenamiento de los archivos ha sido crear tantas carpetas como Products se tenga y dentro de estas carpetas introducir los CATParts asociados a ellos. A parte, en cada uno de los tres bloques estudiados se ha creado una carpeta para introducir los elementos de conexión de cada uno de estos conjuntos.

Por otra parte, CATIA no puede contener dos piezas distintas con el mismo nombre dentro de un Product, por lo que ha usado una nomenclatura para los elementos dependiendo del bloque en los que se encontraran. Por ejemplo, para el bloque del timón de dirección se ha añadido el prefijo ETD (Estructura Timón de Dirección) para las Parts o Products a primer nivel de este conjunto. Para los elementos de segundo o más nivel, se ha agregado un sufijo haciendo referencia al elemento del primer nivel. En este ejemplo, a los SubProduts o SubParts del producto de primer nivel ETD_TimonDireccion se les ha añadido el sufijo TD (Timón de dirección). Finalmente, se guarda la pieza con el mismo nombre del PartNumber.

Como al principio se usó una nomenclatura diferente y bastante enredada en la tarea anterior, se hubo de recurrir al uso de una macro que ayudara a renombrar rápidamente los elementos. Dicha


83

macro se obtuvo de la web catvba.blogspot.com.es [31] y al ejecutarla tan solo se tenía que señalar

los elementos a renombrar y añadir los sufijos y prefijos deseados. La necesidad de usar esta macro para renombrar radicaba en la gran cantidad de componentes que se había diseñado. El modelo completo en CATIA del presente documento consta de 28 carpetas con 289 archivos, incluyendo 855 piezas y 2004 restricciones. Esta inmensa cantidad justifica por una parte la necesidad de la macro para ahorrar tiempo en renombrar, y por otra, la consideración de no incluir roscado en los tornillos ni en las tuercas para aliviar la carga de archivos en CATIA.

Con vista a una futura aplicación de este estudio, se decidió diseñar las chapas con el módulo Generative Sheetmetal Design porque éste ofrece la posibilidad de dibujar la pieza desplegada siendo muy útil por la información dada de las dimensiones de la chapa inicial, líneas de doblado, orificios y otras operaciones.

Durante la fase de diseño se hizo una hipótesis simplificativa para el modelado del recubrimiento textil del timón de profundidad. Previo a esta consideración, y a falta de indicaciones de la forma de la tela en ciertas zonas clave, se trató de diseñar ésta de la forma más veraz posible. Para ello se creó una tela que variaba a lo largo del eje del panel. En general, se le exigía a CATIA una desviación muy pequeña para que pudiera modelar las zonas señaladas en la ilustración 75 de forma correcta. Aunque se consiguieron crear las superficies, hacía que CATIA se volviera muy lento solo con el archivo CATPart del recubrimiento textil. Este hecho junto a que se generaban problemas para dar espesor a estas superficies tan complejas, llevó a la decisión de tomar una hipótesis simplificativa.

Ilustración 106. Primer modelado realizado del recubrimiento textil del timón de profundidad

Otro problema surgido a priori fue el espesor de la tela. Tras buscar información en numerosas fuentes no se encontró ningún dato respecto a esta medida. El valor aplicado se deduzco de un hueco dibujado entre una chapa y el panel del timón en el que debería ir emplazada la tela. No obstante este valor se puede modificar para un estudio futuro.

Antes de acabar con este apartado, hay elementos que no se han diseñado aunque estuvieran indicados en los planos. Esto es el caso, por una parte, de los tirantes que unen la estructura deslizante con los largueros ya que no se disponen de suficientes medidas para su representación y, por otra parte, de los tirantes encargados del control del timón de dirección por el mismo motivo. Aunque a dicho timón se le ha bloqueado el giro con una restricción, cuando se ensamble con el resto de la aeronave dicha restricción deberá de ser eliminada y sustituida.

Para finalizar, hay que destacar el uso de clash durante los ensamblajes. A través de dicha

CONCLUSIONES

84

herramienta se han podido comprobar si había existencia de choque entre las piezas en la creación de cada uno de los tres bloques. Aunque siempre se han hallado clash entre algunos elementos, éstos se han considerado irrelevantes cuando estaban por debajo de 0’5 milímetros, ya que este error es prácticamente despreciable frente a las dimensiones del conjunto.

Durante la creación del bloque del timón de dirección no se halló ninguna interferencia por encima del umbral establecido, sin embargo al crear un nuevo Product para ensamblar los tres bloques, apareció una interferencia en la tela en su conexión con el panel. Esto se debe a que CATIA, de alguna manera, en el nuevo Product no permite la operación booleana de Remove que se le aplicó a la tela para eliminar la interferencia con el panel. De hecho, si se intenta hacer aparece el error : “Confrontation between highlighted faces cannot be solved.”. Si se señala el clash para ver en que zonas se origina, se observa que es en el contacto de ésta con el borde del marco de madera. Dado que el recubrimiento textil de ha diseñado cuidadosamente para que el perfil del marco de madera no interfiera con la tela, se piensa que puede ser un posible fallo al crear el espesor con ThickSurface.

6.4 Posibles mejoras

Al igual que cualquier otro tipo de proyecto, siempre se está sujeto a mejoras. Existen ciertos aspectos que se podrían haber mejorado o realizado de forma diferente. Se va a ir exponiendo una sugerencia de ideas para poder mejorar el proyecto en diversos aspectos.

Al haberse encontrado con numerosos errores en los planos del NASM [1], quizás se podrían

haber usado también el apoyo de otros sets de planos disponibles como Science Museum of London Drawings (1928,1938), Ford Drawings (1939) y Christman Drawings (1950). Esto ayudaría a cotejar las cotas problemáticas con la ayuda de las diferentes fuentes.

Como ya se indicó, los materiales metálicos en la aviación suelen tener algún componente de estaño para evitar la corrosión y, por lo tanto, evitar el fallo del elemento. En el presente proyecto los tirantes están constituidos por una aleación de hierro y estaño. Al no encontrarse dicho material en la biblioteca de CATIA, se ha tenido que modelar como hierro. Lo mismo ha ocurrido con otras piezas como la cadena, hecha de acero galvanizado, o el recubrimiento textil, fabricado con muselina sin blanquear. Al utilizar materiales similares en el programa, se están cambiando los datos de las propiedades físicas de éstos. Una posible mejora sería poder crear una librería con todos los materiales no incluidos y los datos de sus propiedades.

Para evitar complicar el modelo más y por lo tanto ralentizar la carga y uso del programa, se prescindió dibujar los cordones soldaduras, las costuras de la tela y el roscado de los tornillos y tuercas. Un ámbito de mejora sería la realización de estos aspectos.

Anteriormente se ha comentado el problema del clash aparecido en la creación del nuevo Product para ensamblar los tres bloques. Quizás si se hubiera optado por crear el Product en primer lugar e ir acoplando todos los bloques, pieza por pieza desde éste, se hubiera evitado el problema.

Otro posible aspecto de mejora sería haber usado parámetros para poder modificar el espesor de la tela o el ángulo de los timones.

6.5 Aplicaciones futuras

Algunas de las aplicaciones futuras de los sistemas aquí diseñados, podrían ser:

Usar la tecnología CAM para crear el plan de fabricación de las piezas.

Usar la tecnología CAE para analizar y mejorar el diseño.

Como posible uso docente o en instituciones o museos del sector aeroespacial.


85

En cuanto al conjunto completo propuesto de “Estudio y Modelado en CATIA V5 R19 del Wright Flyer I”, una de las aplicaciones sería diseñar un proyecto que ensamble cada uno de los sistemas del Flyer I cuya información se podría usar para hacer un análisis estructural completo del comportamiento de los elementos antes determinadas solicitaciones así como un estudio aerodinámico del mismo.

CONCLUSIONES

86


87

ANEXO I: ÍNDICE DE PLANOS

Anexo I: Índice de planos

88


89

ANEXO II: TABLA DE ADAPTACIONES Y DIMENSIONES DE LOS TORNILLOS, TUERCAS, ARANDELAS Y CLAVOS DEL FLYER I

Tabla 6. Adaptaciones y medidas de los tornillos para uniones metálicas de cabeza redonda [22]

PartNumber ProductDescription dk (mm.) k (mm.) n (mm.) p (mm.) L (mm.) Diam (mm.)

Pit (mm.)

#5 - 40 x 3/4 UNC RD HD 1/8 - 36 x 3/4 RD HD SCREW 5,9944 2,413 1,0922 1,6002 19,05 3,175 0,635

#6 - 40 x 3/4 UNF RD HD #6 - 36 x 3/4 RD HD STL SCREW 6,604 2,6162 1,2192 1,7272 19,05 3,5052 0,635

#6 - 40 x 11/16 UNF RD HD #6 - 36 x 11/16 RD HD STL SCREW 6,604 2,6162 1,2192 1,7272 17,4625 3,5052 0,635

#10 - 24 x 2 1/2 UNC RD HD 3/16 - 24 x 2 1/2 RD HD STL SCREW 9,1186 3,4798 1,524 2,2098 63,5 4,826 1,058

1/4 - 20 x 2 UNC RD HD 1/4 - 20 x 2 RD HD MACH SCREW 11,9888 4,445 1,905 2,7686 50,8 6,35 1,27

#5 - 40 x 1 7/8 UNC RD HD 1 7/8 x 1/8 RD HD BOLT 5,9944 2,413 1,0922 1,6002 47,625 3,175 0,635

#10 - 24 x 2 1/4 UNC RD HD 3/16 - 24 x 2 1/4 RD HD SCREW 9,1186 3,4798 1,524 2,2098 57,25 4,826 1,058


#10 - 24 x 1 1/2 UNC RD HD 3/16 - 24 X 1 1/2 RD HD SCREW 9,1186 3,4798 1,524 2,2098 38,1 4,826 1,058



#10 - 24 x 2 3/8 UNC RD HD 3/16 x 2 3/8 RD HD SCREW 9,1186 3,4798 1,524 2,2098 60,325 4,826 1,058

#5 - 40 x 1 UNC RD HD 1/8 X 1 RD HD BOLT 5,9944 2,413 1,0922 1,6002 25,4 3,175 0,635

#10 - 24 x 2 UNC RD HD 3/16 - 24 X 2 RD HD STL SCREW 9,1186 3,4798 1,524 2,2098 50,8 4,826 1,058

#10 - 24 x 1 7/8 UNC RD HD 3/16 - 24 x 1 7/8 RD HD STL SCREW 9,1186 3,4798 1,524 2,2098 47.625 4,826 1,058

Tabla 7. Adaptaciones y medidas de los tirafondos de cabeza plana [23]

PartNumber ProductDescription dk (mm.) k (mm.) n (mm.) p (mm.) L (mm.) Diam (mm.)

Pit (mm.) tpi

12 x 2,5 DIN97 1/2 - #4 FLAT HD WD SCREW 4,7 1,55 0,6 0,7 12 2,5 1,058 24

20 x 3,5 DIN97 3/4 x 0.136 FLAT HD BRASS WD SCREW 6,5 1,93 0,8 1 20 3,5 1,411 18

20 x 4 DIN97 3/4 - #7 FLAT HD WOOD SCREW 7,5 2,2 1 1,1 20 4 1,588 16

16 x 4 DIN97 5/8 - #7 FLAT HD WD SCREW 7,5 2,2 1 1,1 16 4 1,588 16

25 x 4 DIN97 7/8 - #7 FLAT HD WD SCREW 7,5 2,2 1 1,1 25 4 1,588 16

16 x 3,5 DIN97 5/8 - #5 FLAT HD WOOD SCREW 6,5 1,93 0,8 1 16 3,5 1,27 20

25 x 3,5 DIN97 7/8 - #5 FLAT HD WOOD SCREW 6,5 1,93 0,8 1 25 3,5 1,27 20

30 x 3,5 DIN97 1 1/8 X 1/8 WOOD SCR RD HD 6,5 1,93 0,8 1 30 3,5 1,27 20

20 x 5 DIN97 3/4 - #10 FLAT HD WOOD SCREW 9,2 2,5 1,2 1,3 20 5 1,954 13

30 x 6 DIN97 1 1/4 - #12 FLAT HD WOOD SCREW 11 3 1,6 1,6 30 6 2,309 11

25 x 5 DIN97 7/8 - #10 FLAT HD WOOD SCREW 9,2 2,5 1,2 1,3 25 5 1,954 13

35 x 5 DIN97 1 1/2 - #10 FLAT HD WD SCREW 9,2 2,5 1,2 1,3 35 5 1,954 13

12 x 2,5 DIN97 1/2 - #4 FLAT HD WD SCREW 4,7 1,55 0,6 0,7 12 2,5 1,058 tpi

20 x 3,5 DIN97 3/4 x 0.136 FLAT HD BRASS WD SCREW 6,5 1,93 0,8 1 20 3,5 1,411 24

20 x 4 DIN97 3/4 - #7 FLAT HD WOOD SCREW 7,5 2,2 1 1,1 20 4 1,588 18

Anexo II: Tabla de adaptaciones y dimensiones de los tornillos, tuercas, arandelas y clavos del Flyer I

90

Tabla 8. Adaptaciones y medidas de las tuercas hexagonales [24]

ProductDescription PartNumber s (mm.) m (mm.) d (mm.)

#6 - 36 STL HEX NUT #6 - 40 UNF HEX NUT 7.9248 2.8956 3.5052

1/4 - 20 HEX STL NUT 1/4 - 20 UNC HEX NUT 11.1252 5.7404 6.35

3/16 - 24 HEX NUT #10 - 24 UNC HEX NUT 9.525 3.302 4.826

#5 - 40 HEX STL NUT #5 - 40 UNC HEX NUT 7.9248 2.8956 3.175

Tabla 9. Adaptaciones y medidas de las tuercas cuadradas [25]

ProductDescription PartNumber s (mm.) m (mm.) d (mm.)

1/4 - 20 SQUARE NUT 1/4 - 20 UNC SQUARE NUT 11.1252 5.969 6.35

3/16 - 24 SQUARE NUT #10 - 24 UNC SQUARE NUT 9.525 3.302 4.826

Tabla 10. Adaptaciones y medidas de las arandelas [26]

ProductDescription PartNumber d1 (mm.) d2 (mm.) h (mm.)

7/16 DIA x 1/32 ALUM WASHER #10 FLAT WASHER 5.1562 11.0998 1.6002

7/8 DIA X 1/16 STL WASHER 5/16 FLAT WASHER 8.7122 19.05 1.27

1 DIA x 1/16 STL WASHER 7/16 FLAT WASHER 12.7 28.575 1.5748

1/2 DIA x 1/16 ALUM WASHER #12 FLAT WASHER 6.35 14.2748 1.27

5/8 DIA x 1/16 WASHER 1/4 FLAT WASHER 7.1374 15.875 1.27

Tabla 11. Adaptaciones y medidas de los clavos de cabeza plana [27]

PartNumber ProductDescription rc (mm.) rt (mm.) L (mm.)

Clavo cabeza plana 20mm 1,2mm x 2,4mm x 20 mm 1,2 0,6 20

Clavo cabeza plana 16mm 1,2mm x 2,4mm x 20 mm 1,2 0,6 16

ClavoPlano35mm_Barradiagonal2_ED 1,8mm x 3,6mm x 35 mm 1,8 0,9 35

ClavoPlano40mm_Barradiagonal2_ED 2mm x 4mm x 40 mm 2 1 40

ClavoPlano50mm_Barradiagonal2_ED 2,5mm x 5mm x 50mm 2,5 1,25 50

ClavoPlano60mm_Barradiagonal2_ED 2,5mm x 5mm x 60mm 2,5 1,25 60

ClavoPlano65mm_Barradiagonal2_ED 2,8mm x 5,6mm x 65mm 2,8 1,4 65


91

7 REFERENCIAS

[1] Rolf D. Bostrom, "Kitty Hawk" aeroplane. Wright Brothers 1903 Flyer Drawings. Suitland, Meryland, Estados Unidos: The National Air and Space Museum, Smithsonin Institution, 1986.

[2] María Josefa Barragán González, "Estudio y modelado en CATIA V5 R19 del Wright Flyer I: monorraíl y sistema propulsor (hélices)," Ing. Gráfica, Escuela Técnica Superior de Ingeniería, 2016.

[3] Tom D. Crouch, First Flight: The Wright Brothers and the Invention of the Airplane. Ohio, Carolina del Norte, Estados Unidos: United States - Division of Publications, 2002.

[4] Nerea Peñalver Vargas. (2011) Aviacion en el siglo XX. [Online]. http://aviacion-en-el-siglo-xx.blogspot.com.es/2011/02/cronologia-de-la-aviacion-antes-del.html

[5] Inventos de Leonardo Da Vinci. [Online]. http://www.encicloarte.com/inventos-de-leonardo-da-vinci/

[6] Historia de la aviación. [Online]. https://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_aviaci%C3%B3n

[8] Facebook: Wright Brothers National Memorial. [Online]. https://www.facebook.com/WrightBrothersNMem/

[7] Wright Brothers Aeroplane Company. Wright-Brothers.org. [Online]. http://www.wright-brothers.org/

[9] Tom Benson. Wright Brothers' Aircraft. [Online]. http://wright.nasa.gov/airplane/planes.html

[10] Jorge Gil López, "Construcción de la réplica a tamaño natural del aeroplano Wright 1903 Flyer," Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona,. [Online]. https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/4317/memoria_pfc_replica_flyer_31052007.pdf?sequence=1

[11] Wright Glider. [Online]. https://en.wikipedia.org/wiki/Wright_Glider

[12] David Garrigus. Wright Brothers Airplane Invention. [Online]. http://www.wrightbro.com/

[13] Ana Bonilla. Bizkaia.eus. [Online]. http://www.bizkaia.eus/Home2/Archivos/DPTO8/Temas/Pdf/ca_GTcapitulo1.pdf?idioma=CA

[14] Computer aided design cad and computer aided cam. [Online]. http://www.inc.com/encyclopedia/computer-aided-design-cad-and-computer-aided-cam.html

[15] Olivier de Weck. Massachusetts Institute of Technology. [Online]. http://ocw.mit.edu/courses/aeronautics-and-astronautics/16-810-engineering-design-and-rapid-prototyping-january-iap-2005/lecture-notes/l4.pdf

http://aviacion-en-el-siglo-xx.blogspot.com.es/2011/02/cronologia-de-la-aviacion-antes-del.html

http://aviacion-en-el-siglo-xx.blogspot.com.es/2011/02/cronologia-de-la-aviacion-antes-del.html

http://www.encicloarte.com/inventos-de-leonardo-da-vinci/

http://www.encicloarte.com/inventos-de-leonardo-da-vinci/

https://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_aviaci%C3%B3n

https://www.facebook.com/WrightBrothersNMem/

http://www.wright-brothers.org/

http://www.wright-brothers.org/

http://wright.nasa.gov/airplane/planes.html

https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/4317/memoria_pfc_replica_flyer_31052007.pdf?sequence=1

https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/4317/memoria_pfc_replica_flyer_31052007.pdf?sequence=1

https://en.wikipedia.org/wiki/Wright_Glider

http://www.wrightbro.com/

http://www.bizkaia.eus/Home2/Archivos/DPTO8/Temas/Pdf/ca_GTcapitulo1.pdf?idioma=CA

http://www.inc.com/encyclopedia/computer-aided-design-cad-and-computer-aided-cam.html

http://ocw.mit.edu/courses/aeronautics-and-astronautics/16-810-engineering-design-and-rapid-prototyping-january-iap-2005/lecture-notes/l4.pdf

http://ocw.mit.edu/courses/aeronautics-and-astronautics/16-810-engineering-design-and-rapid-prototyping-january-iap-2005/lecture-notes/l4.pdf

Referencias

92

[16] José Antonio Solórzano Ríos. Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional Autónoma de México. [Online]. http://132.248.52.100:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/1887/TESIS.pdf?sequence=1

[18] Universidad del País Vasco. [Online]. http://www.ehu.eus/asignaturasKO/DibujoInd/Manuales/R12_manual_catia_v5.pdf

[17] Fabio Gómez-Estern Aguilar. Escuela Técnica Superior de Ingeniería - Universidad de Sevilla. [Online]. http://www.esi2.us.es/~fabio/catiaI.pdf

[19] Victor Vallejo González. Biblioteca Universidad de Sevilla. [Online]. http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/5386/fichero/DISENO+EN+CATIA+V5+DE+UNA+MOTO+DE+COMPETICION.pdf

[20] Catia es fácil. [Online]. https://catiafacil.wordpress.com/2013/04/11/generative-sheet-metal-design/

[21] Unified Thread Standard. [Online]. https://en.wikipedia.org/wiki/Unified_Thread_Standard

[22] Slotted Round Head Machine Screw U85R5400750. [Online]. http://us.pts-uk.com/Products/Machine_Screws_Slotted_Round_Head_Machine_Screws/U85R5400750

[23] Slotted countersunk flat head wood screws WGR 0520. [Online]. https://www.dresselhaus.de/shop/en/24-Product-shop/n,3,Screws%2C-nuts-and-accessories-to-DIN-EN-ISO-1-472/n,3090,DIN-97-Slotted-countersunk-head-wood-screws.html#goauto=https%3A%2F%2Fwww.dresselhaus.de%2Fshop%2Fen%2F24-Product-shop%2Fn%2C3%2CScrews%252C-nuts-and-accessories-to-DIN-EN-ISO-1-472%2Fn%2C3090%2CDIN-97-Slotted-countersunk-head-wood-screws%2Fwgr%2C520%2CSlotted-countersunk-%2528flat%2529--head-wood-screws%2Fobe_id%2C71%2Cbrass-coated.html

[24] UNF Hex machine screw nut U934640. [Online]. http://us.pts-uk.com/Products/Nuts_Hexagon_Full_Nuts/U934640

[25] UNC Square machine screw nut stainless-steel-A2 B18.6.3. [Online]. http://www.fastenerdata.co.uk/fasteners/nuts/square/unc/unc-square-machine-screw-nut-stainless-steel-a2-b1863.html

[26] Flat washer A2 ST/ST U125716. [Online]. http://www.pts-uk.com/Products/Washers_USA_Flat_Washers_Inch_A2/U125716

[28] "MIL-R-47196A (MI)," Department of the Army, US Army Missile Command,.

[27] Round Nails TU 14-178-326-2004. [Online]. http://www.severstalmetiz.com/eng/catalogue/1816/1963/document1974o.shtml?1963,2

[29] Instagram: Wright Brothers National Memorial. [Online]. https://www.instagram.com/wrightbrosnps/

[30] Chain - Sash Chain 0,9mm Part No: JSNH01. [Online]. http://juststainless.co.uk/chain.asp

http://132.248.52.100:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/1887/TESIS.pdf?sequence=1

http://132.248.52.100:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/1887/TESIS.pdf?sequence=1

http://www.ehu.eus/asignaturasKO/DibujoInd/Manuales/R12_manual_catia_v5.pdf

http://www.esi2.us.es/~fabio/catiaI.pdf

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/5386/fichero/DISENO+EN+CATIA+V5+DE+UNA+MOTO+DE+COMPETICION.pdf

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/5386/fichero/DISENO+EN+CATIA+V5+DE+UNA+MOTO+DE+COMPETICION.pdf

https://catiafacil.wordpress.com/2013/04/11/generative-sheet-metal-design/

https://catiafacil.wordpress.com/2013/04/11/generative-sheet-metal-design/

https://en.wikipedia.org/wiki/Unified_Thread_Standard

http://us.pts-uk.com/Products/Machine_Screws_Slotted_Round_Head_Machine_Screws/U85R5400750

http://us.pts-uk.com/Products/Machine_Screws_Slotted_Round_Head_Machine_Screws/U85R5400750

https://www.dresselhaus.de/shop/en/24-Product-shop/n,3,Screws%2C-nuts-and-accessories-to-DIN-EN-ISO-1-472/n,3090,DIN-97-Slotted-countersunk-head-wood-screws.html#goauto=https%3A%2F%2Fwww.dresselhaus.de%2Fshop%2Fen%2F24-Product-shop%2Fn%2C3%2CScrews%252C-nuts-and-accessories-to-DIN-EN-ISO-1-472%2Fn%2C3090%2CDIN-97-Slotted-countersunk-head-wood-screws%2Fwgr%2C520%2CSlotted-countersunk-%2528flat%2529--head-wood-screw







http://us.pts-uk.com/Products/Nuts_Hexagon_Full_Nuts/U934640

http://us.pts-uk.com/Products/Nuts_Hexagon_Full_Nuts/U934640

http://www.fastenerdata.co.uk/fasteners/nuts/square/unc/unc-square-machine-screw-nut-stainless-steel-a2-b1863.html

http://www.fastenerdata.co.uk/fasteners/nuts/square/unc/unc-square-machine-screw-nut-stainless-steel-a2-b1863.html

http://www.pts-uk.com/Products/Washers_USA_Flat_Washers_Inch_A2/U125716

http://www.pts-uk.com/Products/Washers_USA_Flat_Washers_Inch_A2/U125716

http://www.severstalmetiz.com/eng/catalogue/1816/1963/document1974o.shtml?1963,2

https://www.instagram.com/wrightbrosnps/

http://juststainless.co.uk/chain.asp


93

[31] CATVBA. [Online]. http://catvba.blogspot.com.es/

http://catvba.blogspot.com.es/

Documents

Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Aeronáuticabibing.us.es/proyectos/abreproy/60391/fichero/Estudio+y...estudio de la vida e inventos de los hermanos Wright, centrado en la estructura