¿Cómo se diseñan los pilones del motor?

Como todos los artefactos complejos, el diseño de la estructura primaria de una aeronave es un proceso iterativo. Comienza con los aerodinámicos que diseñan las superficies maestras de la envolvente aerodinámica. Los diseñadores de estructuras luego se ocupan de los requisitos de espacio a partir de entonces, aunque a menudo se necesitarán compromisos entre múltiples equipos de diseño.

Se sabrán algunas cosas. Conoceremos la envolvente operativa prevista de la aeronave con algunas limitaciones de diseño previstas en la velocidad aerodinámica, número máximo de Mach, techo de servicio, etc. de la aeronave para que podamos calcular las cargas aerodinámicas en el pilón. También podemos obtener números de rendimiento en el motor, para que podamos determinar las cargas de empuje y los momentos sobre la montura. También tenemos los factores de carga de diseño para la aeronave, así como las cargas de diseño de choque y emergencia basadas en los requisitos de certificación de la aeronave, factores de seguridad, etc. A partir de ahí, estas cargas externas se pueden calcular y utilizar en el requisito de diseño como cargas externas a un caja negra', que es un conjunto estructural aún determinado para el pilón.

El diseño exacto del pilón y los montajes asociados dependerán de estas cifras. El diseño de Pylon utiliza estructuras similares de OEM a OEM y se basa en sus años de experiencia en el diseño de estas cosas según los modelos matemáticos esperados y los datos de prueba de vuelo. Desafortunadamente, los detalles exactos de cómo y por qué está diseñado de la manera en que está sigue siendo un secreto comercial de propiedad de los OEM y no es probable que hablen al respecto. Boeing, como KFC, tiene una receta secreta para sus alas y no se divulga libremente al público. Lo mismo ocurre con sus torres, empenaje, etc.

Los conceptos básicos son que la mayoría de las nuevas torres se basarán en esta disposición estructural patentada utilizada en diseños anteriores. Las cargas de diseño y la configuración básica de las piezas y ensamblajes que van al pilón habrán sido calculadas por un grupo de ingeniería de esfuerzos para dimensionar la geometría de las piezas que se diseñarán. El grupo de pilones realizará el primer paso en el diseño del ensamblaje, luego se usará como base por tensión para el dimensionamiento y este proceso iterativo se repetirá hasta que se encuentre una solución de diseño aceptable.

Las pruebas en tierra y en vuelo serán la prueba definitiva del diseño y también suelen conducir a un proceso de reducción de peso para reducir la geometría de la pieza del material sobrante una vez que se hayan verificado las cargas de vuelo reales.

Su pregunta es interesante y puede ser más beneficioso consultar con un empleado jubilado de una empresa de diseño de aeronaves que haya trabajado en estas estructuras o con un erudito en diseño de aeronaves. Su escuela probablemente podría enviarlo a alguien así y puede consultar con ellos sobre esto.

Después de hacerlo, podría ser beneficioso hacer un viaje a un cementerio de aviones y examinar un pilón de motor existente en un avión como un 737, 747, DC-10, etc. Diablos, si el avión está lo suficientemente decrépito o está a punto de ser vendido como chatarra, pregúntele al gerente cuánto costaría amputar un pilón de motor (¡menos el motor!) y llévelo con usted para el proyecto del Maestro. Puede examinarlo y construir modelos CAD y FEA de la unidad, luego probarlos usando las cargas esperadas para el avión y el motor en cuestión. Si bien es posible que esto no responda a sus preguntas inmediatas, proporcionará a su proyecto un tesoro de información sobre cómo y por qué un pilón de motor está diseñado de la manera que está. A continuación, puede examinar otros diseños de pilones OEM y diseccionarlos y analizarlos con mucha precisión en función de esta experiencia previa.

¡Espero que ayude!