Caja de alas

La caja del ala de un avión de ala fija es la estructura portante principal del ala, que constituye el centro estructural del ala y también el punto de fijación de otros componentes, como los flaps del borde de ataque , las alas de geometría variable , los flaps del borde de salida y los dispositivos de la punta del ala . La caja del ala se extiende más allá de las raíces visibles del ala y se conecta con el fuselaje en la zona central, que conforma el núcleo estructural del avión.

La caja del ala recibe este nombre porque, en muchos diseños, la combinación de los largueros delantero y trasero , junto con los revestimientos superior e inferior, forman una estructura en forma de caja que recorre el ala. Si bien la estructura interna del ala suele proporcionar gran parte de la resistencia mediante una combinación de largueros, costillas y rigidizadores, el revestimiento externo también soporta una parte de las cargas. En muchas aeronaves, el volumen interno de la caja del ala se ha utilizado para almacenar combustible, lo que se conoce comúnmente como diseño de ala húmeda .

En los últimos años, se ha observado un uso creciente de materiales compuestos en la caja del ala; esta tendencia se ha impulsado principalmente para lograr pesos menores en comparación con diseños que solo utilizan materiales convencionales. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Específicamente, la fibra de carbono se ha convertido en un material popular debido a su muy alta relación resistencia-peso. ^{[ 3 ]} En enero de 2017, el conglomerado aeroespacial europeo Airbus Group anunció la creación de la primera caja de ala central de material compuesto de una sola pieza del mundo, afirmando que representaba una reducción del 20 por ciento en el costo de fabricación al ser más fácil de ensamblar. ^{[ 4 ]}

Debido a su crucial función estructural, la caja del ala se somete a un análisis y escrutinio considerables para garantizar sus capacidades y lograr un rendimiento óptimo. Por ello, los ingenieros aeroespaciales han ideado y empleado diversas técnicas para calcular y verificar las tensiones implicadas. El uso de cálculos y pruebas cada vez más precisos ha contribuido directamente a la producción de alas más ligeras y eficientes. ^{[ 1 ]} Hacia finales del siglo XX, el uso de la tecnología de diseño asistido por ordenador (CAD) se generalizó en los programas aeroespaciales; por consiguiente, paquetes de software como CATIA desempeñan un papel fundamental en el proceso de diseño y fabricación.

Además, las autoridades de certificación suelen exigir la verificación física del rendimiento estructural de la caja del ala en el proceso de certificación de aviones comerciales . Por consiguiente, es habitual que los fabricantes de aeronaves produzcan unidades de prueba no voladoras que se someten a ensayos en tierra, ejerciendo cargas de hasta 1,5 veces las fuerzas aerodinámicas máximas que se espera encontrar en cualquier momento durante su vida útil. ^{[ 5 ]} Los ensayos destructivos de elementos de ala existen desde los inicios de la aviación, aunque las técnicas específicas empleadas se han vuelto cada vez más sofisticadas, en particular desde la invención del extensómetro en 1938, que se ha utilizado ampliamente en la industria aeroespacial desde la Segunda Guerra Mundial . ^{[ 6 ]}

Las pruebas no destructivas también se realizan no solo durante el proceso de certificación inicial, sino a menudo durante toda la vida útil de una aeronave para protegerla contra fallas por fatiga e inspeccionar posibles daños infligidos. ^{[ 7 ]} Las técnicas comunes incluyen inspección visual, pruebas ultrasónicas , pruebas radiográficas , pruebas electromagnéticas , emisiones acústicas y shearografía . ^{[ 8 ] [ 9 ]} A veces, mediante estas técnicas, se identifica la necesidad de reemplazar la caja del ala de una aeronave; aunque este es un procedimiento bastante intensivo y costoso, lo que lleva a que los operadores a menudo opten por terminar la vida útil de una aeronave, tales reemplazos se realizan ocasionalmente. ^{[ 10 ] [ 11 ]} Durante el verano de 2019, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos se vio obligada a dejar en tierra más de 100 de sus aviones de transporte Lockheed Martin C-130 Hercules para inspección y trabajos correctivos tras descubrir grietas excesivas en las cajas de las alas. ^{[ 12 ]} Las aeronaves destinadas a una larga vida útil a menudo han recibido cajas de alas de reemplazo como parte de programas de extensión de vida. ^{[ 13 ]}

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