jueves, 19 de mayo de 2016

Conceptos de diseño de aeronaves I

El proceso por el cual se diseña un avión comercial es complejo y largo. Los diseños de aviones dependen de muchos factores, entre ellos se encuentran los requerimientos y protocolos de seguridad que dictan las autoridades aeronáuticas. 

Estos protocolos son muy restrictivos y al superarlos se obtiene el certificado de aeronavegabilidad. El certificado de aeronavegabilidad es emitido para cada aeronave por la autoridad de aviación civil del Estado en el cual esté matriculada la aeronave. El certificado de aeronavegabilidad certifica que la aeronave está en condiciones de aeronavegabilidad conforme al diseño de tipo aeronave. Cada certificado de aeronavegabilidad se emite en un tipo de una serie de categorías diferentes. En los EE.UU., Australia y otros países, cada certificado de aeronavegabilidad se clasifica como un certificado de aeronavegabilidad estándar o certificado de aeronavegabilidad especial.

Para saber más sobre como se garantiza la seguridad aérea: 

Cuando se inicia un nuevo proyecto lo primero que se debe de definir es el destino para el cual se va a emplear la aeronave. No es lo mismo diseñar un avión de caza que deberá de soportar un gran número de G's que un avión comercial de transporte de pasajeros (por Ley restringido a 2,5 G's) por poner un ejemplo. Los equipos de diseño suelen seguir una serie de pasos perfectamente estructurados que ayudan al desarrollo y consecución de un proyecto enormemente complejo. En el diagrama que sigue se pueden ver los pasos que normalmente se suelen seguir:


Como es fácil de apreciar un proyecto de diseño como el que aquí se esboza puede llevar mucho tiempo. A veces se trata de décadas. Ese es el caso de los aviones militares, que se suelen empezar a desarrollar partiendo de unas especificaciones que con el tiempo deben de ser modificadas para que cuando el avión entre finalmente en servicio todavía pueda ser superior al resto de sus modelos enemigos.  Aún así los modelos militares suelen sufrir diversas modificaciones durante su vida operativa, precisamente para extender esta.

En el caso del F-18, se empezó por estudiar a  finales  delos 60 un substituto para el F-5 Freedom Fighter y se acabó por obtener a finales de los 70 un avión completamente diferente para la USAF. El YF-17 no pudo competir con un fenomenal F-16, pero una nueva modificación acabó por convertirlo en uno de los mejores aviones de caza y ataque embarcados de todos los tiempos.

El mundo civil

Los constructores civiles por su parte intentan siempre superar a la competencia produciendo "el mejor avión" para la tarea requerida. La idea es poder vender más aparatos, por un precio calculado que maximice lo invertido en su diseño y construcción. Para ello se suele recurrir a novedosos métodos de producción y al empleo de tecnologías punteras. Al final, el diseño de un avión es más un compromiso entre los diferentes factores que se consideren y las medidas constrictoras. 

A veces el diseño de una aeronave se dedica a intentar cubrir una brecha en el mercado. Este fue el caso de la familia E-Jet de Embraer, que muy hábilmente vieron una oportunidad comercial al descubrir que no había un avión reactor lo suficientemente eficiente como para cubrir la brecha entre los pequeños reactores de negocios de pocas plazas y los más grandes A320 y B737. La suerte o la habilidad de poder ver una oportunidad de negocio es algo que puede llevar a una empresa relativamente pequeña a poder competir con los grandes. Otras veces el modelo diseñado no llega a cubrir las expectativas que en él se tenían puestas, pero por motivos estratégicos la compañía debe de producirlo para poder entrar en todos los sectores en los que puede haber oportunidad de negocio.

Este fue el caso del Lineage 1000, que es un derivado del exitoso E-Jet Embraer 190, pero en su versión de superlujo. La compañía brasileña se decidió a modificar uno de sus aviones precisamente para "estar ahí", con los grandes. AIRBUS y BOEING ya tenían modelos en ese sector y las ventas de estos modelos son a veces una buena oportunidad de negocio. En el video que sigue se puede ver el espectacular diseño del interior del Lineage 1000.


Lo ocurrido en el diseño de este aparato es un ejemplo de lo que no se debe de hacer. En principio se diseñó como un "feederliner", este "palabro" es el que define a aquellos aviones comerciales reactores en el rango de las 100 plazas que se empezaron a desarrollar en tiempos de la desregulación del mercado norteamericano en 1978 para poder llevar pasajeros desde los pequeños aeropuertos periféricos hasta los mastodónticos "Hubs" o concentradores.

Cuando Embraer quiso entrar en el mercado de los reactores de lujo y largo alcance, se decidió a modificar su modelo estrella, el EMB-190 (capaz de alcanzar 2000 MN) instalando un gran tanque de combustible en el compartimento de carga delantero para poder vuelos transoceánicos. 

El problema de rediseñar una avión a posteriori para una tarea que no estaba pensada suele llevar a gran cantidad de quebraderos de cabeza. El gran tanque instalado en el compartimento de carga era en realidad una serie de pequeños tanques interconectados por un complejísimo sistema de sifón que ha dado gran cantidad de problemas una vez puesto en servicio. 

El problema de estar a la vanguardia de la ciencia y de la técnica es precisamente la gran cantidad de problemas que se deben de resolver antes de que el avión pueda ser declarado como seguro y poder obtener el permiso de aeronavegabilidad que le permita empezar a transportar pasajeros. Los avances acaban llegando a los aviones de forma mucho más lenta de lo que a muchos nos gustaría, pero hay que recordar que en aviación la seguridad es lo primero y por lo tanto avanzamos poco a poco.

"Aviation is evolution rather than revolution" 




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