La seguridad, rendimiento y confiabilidad de una aeronave empiezan mucho antes del primer vuelo, todo inicia con un dossier de requisitos que estipulan las condiciones operativas y técnicas que tendrá que cumplir la aeronave antes de surcar los cielos, dichas condiciones en su mayoría funcionales, requieren de extensos procesos de calificación y certificación, donde los diferentes diseños se ponen a prueba de diferentes maneras, por medio de simulaciones, cálculos, análisis y finalmente en complejas campañas de ensayos de laboratorio, tierra y vuelo.
Uno de los ámbitos mas importantes en el proceso de calificación y certificación aeronáutica es el de ensayos estructurales, proceso que generalmente simula en condiciones controladas parámetros y comportamientos propios de la operación llevando la estructura de la aeronave hasta los limites operacionales y en muchos casos hasta cargas ultimas y de ruptura, garantizando que el diseño bajo análisis cumpla con todas las condiciones de seguridad e integridad estructural, no solo en un laboratorio, sino cuando enfrente dichas condiciones en la vida real, donde muchos de esos diseños llevarán vidas abordo.
El proceso de ensayo estructural inicia durante la etapa temprana del diseño, en el análisis y validación de requisitos iniciales, en esta etapa, se empiezan a clasificar los requisitos de alto nivel y se identifican potenciales requisitos a ser cumplidos por medios de ensayo en un ambiente controlado. Parámetros como factores de seguridad, resistencia ante ciertas cargas y envolventes son típicos requisitos que exigen el desarrollo de ensayos estructurales, dependiendo del sistema o componente, un ensayo estructural puede ser tan complejo y complicado hasta el punto de simular condiciones de múltiples cargas, actuando en ejes diferentes y con parámetros variables durante el ensayo.
Como ejemplo, un tren de aterrizaje de cualquier aeronave, tripulada o no, que requiera ser certificado por una autoridad civil o militar debe ser verificado por medio de ensayos estructurales, los cuales incluyen en muchos casos pruebas estáticas y dinámicas por medio de las cuales se identifican sus condiciones de rigidez, resistencia estructural y comportamiento ante las cargas dinámicas, así como fenómenos estructurales presentes durante la operación normal de la aeronave.
El análisis de un tren de aterrizaje inicia por arduos procesos de simulación, en donde por medio de software especializados de análisis estructural, se identifican los puntos críticos, permitiendo robustecer la estructura hasta que las simulaciones indiquen que los factores de seguridad, cargas limite y ultimas no ocasionarán daño alguno, afectando así la integridad de la aeronave.
Posteriormente al proceso de simulación, se avanza a la fabricación de al menos dos prototipos de ensayo (no se puede probar con el mismo prototipo condiciones estáticas y dinámicas), normalmente iniciando con los ensayos estáticos (pruebas en las cuales se aplican las cargas limite y ultima que son identificadas durante la fase de simulación), en este caso, de manera lenta y bajo estrictos protocolos de instrumentación y seguimiento, para posteriormente realizar todo un set de inspecciones NDT que permitan identificar posibles grietas, deformaciones u otros fenómenos estructurales durante las pruebas.
Si todo marcha bien con los ensayos estáticos, se procede con las pruebas dinámicas, las más complejas de analizar, puesto que exigen de infraestructura especializada, diferentes dispositivos de medición como galgas extensométricas, acelerómetros, captadores de desplazamiento, etc) instrumentos que en fracción de microsegundos, identificarán el comportamiento de todas las zonas del tren de aterrizaje, analizando que cada uno de los factores de carga calculados y simulados previamente se cumplan y que finalmente las cargas se transmitan de la manera adecuada al fuselaje.
Al finalizar la campaña de ensayos estructurales, procesos de post procesamiento y análisis son desarrollados a fin de identificar que todos los requisitos estructurales han sido cumplidos, de ser así, la autoridad aeronáutica y el propio cliente podrán dar el aval para ser instalado en una aeronave, con la garantía que soportará hasta las cargas más altas durante la operación de manera segura y eficaz.
Es así como en cada ensayo estructural no solo se validan cálculos, sino también la confianza en el diseño y la seguridad en vuelo. Continuar explorando, aprendiendo y perfeccionando estos procesos es fundamental para seguir llevando la ingeniería aeronáutica a nuevas alturas.
Por : Manuel Jesús Quiroga
Aguilera