Ultraligero

Universidad Autónoma de Baja California

Centro de Ingeniería y Tecnología

Ingeniería Aeroespacial

Materias:

Administración

Automatización

Ciencias de los Materiales

Dinámica de Fluidos

Diseño de elementos en aeronaves

Sistemas Propulsivos

Proyecto: Ultraligero AFFORDAPLANE

Realizado por:

Grupo 556

1. Agraz Romero Karla Jacquelinekagraz@uabc.edu.mx, 2.Apodaca Montoya Miriam Celene apodacam@uabc.edu.mx, 3.Arroyo Palomino Jesús zeusjap@uabc.edu.mx, 4.AvilésGarcíaVíctoraviles.garcia@uabc.edu.mx, 5.Córdova Cortez David david.cordova45@uabc.edu.mx, 6. Delgado Moran Maritzae-mail: mdelgado62@uabc.edu.mx, 7.Franco García Alejandro alejandro.franco@uabc.edu.mx, 8.Gastelum Pereyra Pedro Antonio pedro.gastelum@uabc.edu.mx, 9.Ojeda Vera Ana ana.ojeda@uabc.edu.mx,10.Ortega Rodríguez Antonio antonio.ortega@uabc.edu.mx, 11.Romero Gil Jesús Ivan romeroj89@uabc.edu.mx,12.Saldaña de la Paz Alejandro alejandro.saldaña@uabc.edu.mx 13. Silvas Gastelum Rosario rosario.silvas@uabc.edu.mx, 14. Verduzco Medina Cesar verduzco.cesar@uabc.edu.mx, 15.Virgen Hernández Oyuki Abigail abigail.virgen@uabc.edu.com

1.- Introducción

A finales de los años 60, surge en EE.UU. un nuevo deporte aéreo, el vuelo en ala delta. Posteriormente a estos artilugios se les dotó de motor, naciendo lo que conocemos por Ultraligeros.

Elegimos crear un ultraligero debido a que como ingenieros aeroespaciales queremos realizar un proyecto que este relacionado con las materias que estamos cursando y las que hemos cursado en otros semestres. Además una de las metas antes de terminar nuestra carrera es realizar una aeronave y pues el ultraligero es un buen comienzo. Nuestro primer objetivo es poner en práctica los conocimientos obtenidos en clases.

Este proyecto lo realizaremos de manera interdisciplinaria, quiere decir que aplicaremos conocimientos de varias disciplinas, para así poner en practica el conocimiento teórico médiate el diseño de un ultraligero (Figura 1).

Figura 1.- Ejemplo de ultraligero

1.1 Visión

Marcar el inicio (a nivel universitario) en el desarrollo y construcción de prototipos aéreos tripulables.

1.2 Objetivo

Desarrollo de habilidades rentables, ante la aplicación de los conocimientos teóricos adquiridos en la institución para la realización de prototipos aeronavegables.

1.3 Metas a alcanzar

• Fomentar el trabajo en equipo, donde resalte la capacidad de organización.

• Adquirir habilidades.

• Aplicación practica de conocimientos teóricos.

• Motivar a otras personas a involucrarse en el área del vuelo tripulado.

• Dar una imagen a la universidad sobre el resultado de la carrera en la región.

1.4 Análisis FODA

2.1- Justificación

Una de las grandes ilusiones y metas como ingenieros aeroespaciales es crear con nuestras manos, habilidades y conocimientos una aeronave (el ultraligero entra dentro de este rango según la definición de aeronave vista en clase de sistemas eléctricos).

2.1.1 Ciencias de los materiales:

En vista de que para realizar este proyecto utilizaremos diferentes materiales decidimos que también aplicaremos los conocimientos que estamos aprendiendo en esta materia para realizar pruebas mecánicas (rigidez, tenacidad, ductilidad, dureza, esfuerzo-deformación) hacer los cálculos y anexar conclusiones con los datos que obtendremos.

Conociendo las propiedades de los materiales que utilizaremos (tabla 1) también podemos buscar su composición química (en internet o libros), su micro-estructura, realizar observaciones(a partir de una muestra de cada uno de los materiales) en un microscopio de estos, realizar diferentes tratamientos (térmico, envejecimiento) y ensayos mecánicos como se menciono anteriormente.

LISTA DE MATERIALES

ALUMINIO 6061

ALUMINIO 6063

BOLT O TORNILLO

NUT/TUERCAS

WASHERS/ARANDELES

FIBRA DE VIDRIO

TELA DACRON

Tabla1.- Lista de materiales

• Aluminio 6061

Fig. 2 Material Aluminio 6061-T6 y 6063

A continuación se tratara de explicar porque el uso de estos dos tipos de aluminio, dando a conocer su estructura y procesos.

El acabado superficial de las aleaciones de aluminio de alta resistencia es un factor de

gran importancia cuando estos materiales se utilizan en componentes sometidos a cargas cíclicas (fatiga), como ocurre en el caso de las aleaciones utilizadas en la industria aeroespacial. La razón por la cual la fatiga es un proceso sensible al estado superficial se debe a que las grietas de fatiga siempre tienen su origen en las superficies libres cuando el metal está sometido a cargas cíclicas. El proceso de nucleación así como todo el proceso de fatiga está controlado por la deformación plástica cíclica, y por tanto, es de esperar que las grietas comiencen en lugares donde la deformación cíclica plástica son mayores que la media, en otras palabras, en lugares donde tiene lugar concentración de deformación plástica, como son los concentradores de tensiones que están ligados a entallas o defectos superficiales.

Otro aspecto muy importante en la industria aeroespacial es el control de los factores medioambientales, y en particular del fenómeno de la corrosión por picaduras en

ambientes marinos.

El aluminio puro tiene una excelente resistencia a la corrosión, pero ésta resistencia disminuye según aumenta el contenido de elementos aleantes en las aleaciones. La microestructura heterogénea de las aleaciones favorece la corrosión. En particular, las aleaciones de aluminio utilizadas como componentes estructurales en aeronaves, las aleaciones 2024 y 7075, son muy susceptibles de sufrir picaduras por corrosión en la superficie y en consecuencia presentar una elevada densidad de defectos superficiales propicios para el inicio de las grietas de fatiga. Las picaduras se producen por corrosión intergranular y pueden llegar a alcanzar distinta longitud dependiendo de las condiciones ambientales y del tiempo de exposición. Cuando estos materiales están

trabajando en un ambiente corrosivo en condiciones de solicitaciones de cargas alternas (corrosión-fatiga) la integridad estructural de los componentes aeronáuticos se altera sensiblemente por la nucleación y rápido crecimiento de grietas de fatiga a partir de las picaduras de corrosión.

Las principales aleaciones de aluminio utilizadas como componentes estructurales en el sector aeroespacial son las aleaciones de la serie 6xxx de alta resistencia mecánica.

Figura 3. Porcentaje de materiales empleados en el avión Airbus A340

Desde el punto de vista de la estructura cristalina las aleaciones de aluminio son cúbicas centradas en caras (fcc) y no sufren cambios alotrópicos, lo que le confiere una alta plasticidad, aunque las propiedades mecánicas varían enormemente según sean los elementos aleantes y los tratamientos termomecánicos a los que haya sido sometido el

aluminio.

En relación con la resistencia a la corrosión, el aluminio tiene una alta reactividad con el

oxígeno del aire, formándose de manera natural una delgada capa de óxido de aluminio o alúmina (Al2O3) en la superficie del metal. Esta capa es adherente y protege al metal de futuras oxidaciones, dotándole de una buena resistencia a la corrosión frente a soluciones ácidas, pero puede ser atacada por medios alcalinos. Y aunque la capa de óxido puede formarse en distintos tipos de ambientes, es posible controlar y mejorar la respuesta de estas capas superficiales haciéndolas crecer artificialmente por anodizado.

El aluminio 6061 es una aleación de aluminio endurecido que contiene como principales elementos aluminio, magnesio y silicio. Originalmente denominado "aleación 61S" fue desarrollada en 1935.1 Tiene buenas propiedades mecánicas y para su uso en soldaduras. Es una de las aleaciones más comunes de aluminio para uso general.

Elemento Mínimo (%) Máximo (%)

Silicio

0,4 0,8

Hierro

0 0,7

Cobre

0,15 0,4

Manganeso

0 0,15

Magnesio

0,8 1,2

Cromo

0,04 0,35

Zinc

0 0,25

Titanio

0 0,15

Tabla de composición del Aluminio 6061-T6

La forma templada T6 presenta una resistencia máxima a la tracción de 290 MPa y un límite elástico de 241 MPa. Otros valores que pueden alcanzarse son 310 MPa y 275 MPa respectivamente.4 En formas de 6.35 mm o menor sección, la elongación es del 8% o más; en secciones mayores la elongación ronda el 10%. La forma templada T651 tiene propiedades mecánicas similares. La famosa placa que lleva la sonda Pionner está hecha de esta aleación.

El valor típico de conductividad térmica para la 6061-T6 a 80ºC se encuentra alrededor de los 152 W/m K. Una hoja de características del material5 define los límites de fatiga para cada muestra en 500.000.000 ciclos de carga de 100 MPa usando una máquina de test estándar RR Moore. Esta aleación

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