¿Cómo maneja el fuselaje las diferentes cargas?

No estoy seguro de que esto sea lo que está buscando, pero si está buscando una analogía simple con un panorama general, intente esto:

Piense en el fuselaje como un cilindro de aire comprimido de paredes muy delgadas que descansa sobre una bolsa de aire en su punto medio, lleno de bolsas de arena que están desplazadas hacia un extremo, lo suficiente como para que el cilindro quiera volcarse en ese extremo. En el otro extremo, agrega más sacos de arena (para representar la cola empujando hacia abajo) hasta que el tubo se equilibre. Su fuselaje será básicamente una viga tubular que se equilibra en la bolsa de aire con la mitad inferior comprimida y la mitad superior en tensión, y la carga de compresión más grande estará solo en cada lado de la bolsa de aire, pero principalmente en el lado de la "cola". porque el brazo de momento es más largo.

Casi todas las cargas del fuselaje pasan a través de la piel, la superficie del cilindro. Los marcos y los largueros son principalmente para evitar que el tubo "delgado como el papel" se doble o colapse.

Como cilindro de aire comprimido, las cargas de presurización también son absorbidas por la piel en tensión, como un globo. Por lo general, en el extremo de popa hay un mamparo esférico para absorber la presión mientras mantiene las pieles del mamparo (en su mayoría) en tensión. A veces, este mamparo es plano, generalmente cuando hay motores montados en la cola que requieren una viga de soporte, lo que puede causar muchos dolores de cabeza en cuanto a las grietas (en los RJ, una larga y triste historia). El extremo delantero del cilindro se reduce a un pequeño mamparo plano en la parte delantera de la cabina, que al ser pequeño no es un gran problema al ser plano.

El fuselaje generalmente tiene un gran corte en la parte inferior para acomodar la caja del ala y el tren de aterrizaje, lo que coloca esta gran muesca en la estructura justo en el punto del cilindro donde las cargas de pandeo por compresión son más altas. La caja del ala en sí puede formar parte de la estructura del fuselaje allí, pero el recorte generalmente continúa más atrás para dejar espacio para el tren de aterrizaje. Por lo general, hay una viga maciza, llamada viga de quilla, para unir el corte detrás de la caja del ala y absorber las cargas de compresión a lo largo de esa sección.

Como un tubo que intenta hundirse hacia delante y hacia atrás del ala, también hay una fuerza que quiere aplastar el tubo en el punto máximo de flexión, resistido por los marcos. Por lo general, hay varios marcos muy pesados ​​​​en esta sección media para soportar el tubo donde esta fuerza es más alta y para unir la caja del ala a la estructura del fuselaje.

Las cargas más altas sobre el fuselaje suelen ser la tensión de pandeo por compresión justo detrás de los accesorios del ala del larguero trasero cuando está en vuelo, o los accesorios del tren de aterrizaje cuando están en el suelo, y son más altas al aterrizar. Cuando los aviones rompieron fuselajes en aterrizajes forzosos (Boeing lo hizo en su compañía 717, antes DC-9, en pruebas de aterrizaje forzoso y un Embraer 145 se rompió la espalda al aterrizar en Brasil hace unos 15 años, hicieron un excelente trabajo manteniéndolo fuera del medio) fallan en el pandeo por compresión justo en ese punto máximo de tensión.

No quiero simplificar demasiado, y hay muchas otras tensiones, como las vigas del piso y demás, pero ese es el panorama general.

Este es un tema bastante amplio y puede abarcar varios libros de texto de nivel universitario sobre mecánica estructural aeroespacial, pero basta con decir que las cargas se transfieren entre miembros en las juntas y se dividen en cuatro categorías básicas:

• Cargas axiales, es decir, cargas de tracción y compresión.
• Cargas cortantes donde un miembro intenta deslizarse más allá de otro en sus puntos de contacto.
• Cargas de torsión donde un miembro aplica una acción de torsión a otro miembro.
• Cargas de flexión: cuando un miembro intenta doblar o flexionar a otro.

Aparte de esto, voy a necesitar lugares específicos en un avión específico donde a uno le gustaría hacer un análisis estructural.