Las estructuras inflables en botes han demostrado ser extremadamente exitosas y versátiles desde que comenzaron a encontrar un uso generalizado en la década de 1930.
Soy consciente de que se han realizado experimentos con alas inflables, estructuras muy ligeras y delicadas, principalmente en vehículos aéreos no tripulados y de tracción humana.
En los barcos, se utilizan de forma diferente: en algunos casos forman la estructura principal de la propia embarcación, en algunos, la embarcación tiene un casco rígido y el resto de la estructura es inflable, pero de cualquier manera, las secciones inflables están muy alejadas. de delicado
La experiencia adquirida con múltiples celdas de aire en ingeniería inflable significa que ahora es posible construir estructuras rígidas de manera efectiva, que son extremadamente resistentes, confiables y resistentes. Su comportamiento en modos de fallo es bien conocido.
Muchos aviones grandes tienen compresores de aire incorporados, los motores, que podrían mantener las estructuras inflables correctamente presionadas en todas las etapas de un vuelo.
La ciencia de los materiales ha producido enormes mejoras en la longevidad y la resistencia a los productos químicos, la luz solar y los rangos de temperatura de las cubiertas de caucho de las estructuras inflables.
¿Qué oportunidades existen para diseñar partes de un avión como estructuras inflables (quizás winglets o puertas del tren de aterrizaje)?
¿Hay alguna investigación o experimentación sobre el uso más pesado de ingeniería inflable en aviones?
Ahora tenemos un uso experimental de inflables en el espacio , así como para barcos.
Sin embargo, si los motores de una aeronave son responsables del inflado de cualquier parte aerodinámica o estructural de la aeronave, habría que responder qué sucede si los motores se detienen. Una aeronave convencional cuyos motores fallan a una altitud suficientemente alta puede planear durante algún tiempo, dando a la tripulación la oportunidad de reiniciar los motores; incluso se puede aterrizar sin potencia del motor si es necesario. Este es un muy mal momento para que la aeronave pierda rendimiento aerodinámico o fuerza estructural; por ejemplo, para que las alas se desinflen justo cuando la tripulación necesita la mejor senda de planeo posible.
Además, a diferencia de los barcos o las naves espaciales, la mayoría de los aviones convencionales están destinados a descender desde altitudes de baja presión a altitudes de alta presión. Si la cantidad de gas en una estructura inflable se mantiene constante, uno tiene que equilibrar la rigidez estructural a bajas altitudes con el estrés en la tela debido a la diferencia de presión mucho mayor a grandes altitudes. Si la cantidad no es constante, debe reponerse durante el descenso. No se puede confiar en los motores para hacer esto, ya que el motivo del descenso puede ser una falla del motor. El gas se puede suministrar desde cilindros de alta presión, pero pueden ser pesados.
Para un avión que no está diseñado para ascender muy alto, estas preocupaciones son menos graves.
Se ha hecho: https://en.wikipedia.org/wiki/Goodyear_Inflatoplane Fue pensado como algo que podría lanzarse a los pilotos detrás de las líneas enemigas con fines de escape. Nunca se hizo popular como si la presión cayera, la estructura fallaba.
Un parapente (o paracaídas motorizado o parapente motorizado) es un ejemplo de un estilo popular de avión inflable.
Su comportamiento en los modos de falla es bien conocido; en el caso del parapente, muchos pilotos han tenido el placer de experimentarlo de primera mano.
(Ok, veo que dijiste específicamente diseño de aviones GRANDES. Perdón por el desvío...)
En cierto modo, las estructuras de los aviones han sido pioneras en el uso del diferencial de presión para beneficio estructural. El fuselaje de un avión comercial está bajo presión y funciona como un recipiente a presión. En vuelo, el fuselaje está sostenido por las alas: la nariz y la cola quieren hundirse por las fuerzas de la gravedad, creando tensión en la sección superior y compresión en la sección inferior.
Los esfuerzos de compresión requieren refuerzos contra el pandeo, y las estructuras pueden construirse más ligeras si se reducen las fuerzas de compresión. Y esto es lo que hace la presión de aire interna: precarga la estructura del fuselaje bajo tensión de tensión universal. Los esfuerzos de compresión en el segmento inferior del fuselaje se reducen considerablemente o se reemplazan por una reducción en las fuerzas de tensión.
Las estructuras inflables son beneficiosas debido a que eliminan el pandeo: el plástico endeble que se pandea en todas las direcciones obtendrá una rigidez universal cuando esté bajo tensión debido a la presión de inflado, y aquí es donde se podrían obtener ganancias de peso potenciales. Pero sin la presión del aire, la estructura colapsaría, y aquí es donde el concepto podría no ser muy adecuado para fines aeronáuticos. Seguridad.
La sobrepresión en el fuselaje de un avión comercial es una demanda de diseño esencial para que los pasajeros puedan sobrevivir a las condiciones de altitud de crucero con una comodidad razonable. Pero introducir un punto de falla potencial solo para ahorrar peso es un asunto diferente: no digo que no se pueda hacer, pero requeriría un gran esfuerzo en el análisis de seguridad.
tommcw
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