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Modelado y estudio con CATIA V5R19 de diversos dispositivos de aterrizaje de Artobolevski Página 1
Modelado y estudio con CATIA V5R19
de diversos dispositivos de aterrizaje de
Artobolevski
Proyecto Fin de Carrera
Ingeniería Aeronáutica
Modelado y estudio con CATIA V5R19 de diversos
dispositivos de aterrizaje de Artobolevsky
Autor: Pablo Zaldívar López
Tutor: D. Francisco A .Valderrama Gual
Dep. Ingeniería Gráfica
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
1. Sevilla, 2015
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Proyecto Fin de Carrera
Ingeniería Aeronáutica
Modelado y estudio con CATIA V5R19 de
diversos dispositivos de aterrizaje de
Artobolevsky
Autor:
Pablo Zaldívar López
Tutor:
D. Francisco A. Valderrama Gual
Profesor titular
Dep. de Ingeniería Gráfica
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Sevilla, 2015
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Proyecto Fin de Carrera: Modelado y estudio con CATIA V5R19 de diversos dispositivos de
aterrizaje de Artobolevsky
Autor: Pablo Zaldívar López Tutor: D. Francisco A. Valderrama Gual
El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:
Presidente:
Vocales:
Secretario:
Acuerdan otorgarle la calificación de:
Sevilla, 2015
El Secretario del Tribunal
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A mis padres y mi hermana
A mis abuelos
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1 Contenidos 1
Modelado y estudio con CATIA V5R19 de diversos dispositivos de aterrizaje de Artobolevski ... 1
2 Índice de Figuras.................................................................................................................... 9
3 Agradecimientos ................................................................................................................. 12
4 Objeto del Proyecto ............................................................................................................ 13
5 Artobolevski y obra ............................................................................................................. 15
5.1 Vida de Artobolevski ................................................................................................... 15
5.2 Vida académica ........................................................................................................... 16
5.3 Reconocimientos y organizaciones ............................................................................. 16
5.4 Bibliografía de Iván Artobolevski ................................................................................ 18
6 Trenes de aterrizaje ............................................................................................................. 19
6.1 Introducción a los trenes de aterrizaje ....................................................................... 19
6.2 Funcionamiento del tren de aterrizaje ........................................................................ 19
6.3 Tipos de tren de aterrizaje .......................................................................................... 20
6.4 El tren de rodadura ..................................................................................................... 20
6.4.1 Rueda de cola ...................................................................................................... 21
6.4.2 Triciclo ................................................................................................................. 21
6.4.3 Tren con rueda en morro .................................................................................... 22
6.4.4 Tándem ................................................................................................................ 22
7 Herramientas CAD ............................................................................................................... 24
7.1 Catia V5R19 ................................................................................................................. 25
7.2 Módulos de Catia ........................................................................................................ 25
8 Selección de trenes de aterrizaje de Artobolevski .............................................................. 26
8.1 Toma de medidas y proporciones de los diseños originales. ...................................... 27
9 Simulado en Catia de trenes de aterrizaje .......................................................................... 29
9.1 Tren de aterrizaje 1 ..................................................................................................... 29
9.1.1 Diseño de partes.................................................................................................. 30
9.1.2 Ensamblaje del conjunto ..................................................................................... 36
9.1.3 Cinemática ........................................................................................................... 38
9.1.4 Problemáticas asociadas ..................................................................................... 40
9.1.5 Decisiones de corrección ..................................................................................... 41
9.2 Tren de aterrizaje 2 ..................................................................................................... 42
9.2.1 Diseño de partes.................................................................................................. 43
9.2.2 Ensamblaje del conjunto ..................................................................................... 46
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9.2.3 Cinemática ........................................................................................................... 46
9.2.4 Problemáticas asociadas ..................................................................................... 47
9.2.5 Decisiones de corrección ..................................................................................... 48
9.3 Tren de aterrizaje 3 ..................................................................................................... 50
9.3.1 Diseño de partes.................................................................................................. 51
9.3.2 Ensamblaje del conjunto ..................................................................................... 55
9.3.3 Cinemática ........................................................................................................... 56
9.3.4 Problemáticas asociadas ..................................................................................... 56
9.3.5 Decisiones de corrección ..................................................................................... 56
9.4 Tren de aterrizaje 4 ..................................................................................................... 58
9.4.1 Diseño de partes.................................................................................................. 59
9.4.2 Ensamblaje del conjunto ..................................................................................... 63
9.4.3 Cinemática ........................................................................................................... 64
9.4.4 Problemáticas asociadas ..................................................................................... 64
9.4.5 Decisiones de corrección ..................................................................................... 64
9.5 Tren de aterrizaje 5 ..................................................................................................... 65
9.5.1 Diseño de partes.................................................................................................. 66
9.5.2 Ensamblaje del conjunto ..................................................................................... 69
9.5.3 Cinemática ........................................................................................................... 70
9.5.4 Problemáticas asociadas ..................................................................................... 70
9.5.5 Decisiones de corrección ..................................................................................... 71
9.6 Tren de aterrizaje 6 ..................................................................................................... 72
9.6.1 Diseño de partes.................................................................................................. 73
9.6.2 Ensamblaje del conjunto ..................................................................................... 76
9.6.3 Cinemática ........................................................................................................... 77
9.6.4 Problemáticas asociadas ..................................................................................... 77
9.6.5 Decisiones de corrección ..................................................................................... 77
9.7 Estudios futuros .......................................................................................................... 78
10 Conclusiones del proyecto .............................................................................................. 79
11 Referencias ...................................................................................................................... 81
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2 Índice de Figuras
Figura 1: Colección de Trenes de Aterrizaje estudiados ............................................................. 14
Figura 2: Manifiesto de inauguración de la IFToMM con la firma de Artobolevski (USSR) ........ 17
Figura 3: Iván I. Artobolevski ....................................................................................................... 18
Figura 4: Mecanismo de un tren de aterrizaje ............................................................................ 19
Figura 5: Tren de aterrizaje con rueda de cola............................................................................ 21
Figura 6: Tren de aterrizaje en triciclo ........................................................................................ 21
Figura 7: Tren de aterrizaje con rueda en morro ........................................................................ 22
Figura 8: Tren de aterrizaje en Tándem ...................................................................................... 22
Figura 9: Vistas de diversos esquemas de trenes de aterrizaje .................................................. 23
Figura 10: Ejemplos de diseño mediante Catia ........................................................................... 24
Figura 11: Módulos en el proceso de diseño y simulación ......................................................... 25
Figura 12: Volumen 1 de “Mecanismos en la técnica moderna” ............................................... 26
Figura 13: Ejemplo de las posibilidades del uso del módulo Sketch Tracer ................................ 27
Figura 14: Proceso de toma de medidas mediante Sketch Tracer .............................................. 28
Figura 15: Primer tren de aterrizaje. Modelo número 1415 de la serie de Artobolevski ........... 29
Figura 16: Proceso de diseño de la pieza 1 ................................................................................. 30
Figura 17: Proceso de recorte en la pieza 1 ................................................................................ 31
Figura 18: Proceso de extrusionado en la pieza 1 ....................................................................... 32
Figura 19: Pieza 1 finalizada ........................................................................................................ 32
Figura 20: Proceso de revolucionado de la pieza 2 ..................................................................... 33
Figura 21: Extrusionado en varias etapas de la pieza 2 .............................................................. 33
Figura 22: Pieza 2 finalizada ........................................................................................................ 34
Figura 23: Pieza 3 finalizada ........................................................................................................ 34
Figura 24: Pieza 4 finalizada ........................................................................................................ 35
Figura 25: Soporte finalizado ...................................................................................................... 35
Figura 26: Rueda finalizada ......................................................................................................... 36
Figura 27: Restricciones típicas del módulo Assembly................................................................ 37
Figura 28: Proceso de generación de restricciones del módulo Assembly ................................. 37
Figura 29: Primer tren finalizado con sus posiciones de replegado y desplegado ..................... 37
Figura 30: Restricciones cinemáticas típicas del módulo Kinematics ......................................... 38
Figura 31: Restricciones de ensamblaje del módulo Assembly .................................................. 38
Figura 32: Proceso de generación de restricciones cinemáticas ................................................ 39
Figura 33: Proceso de simulado de movimientos con Kinematics .............................................. 40
Figura 34: Proceso de generado de restricciones cinemáticas de curvas ................................... 40
Figura 35: Segundo tren de aterrizaje. Modelo número 1416 de la serie de Artobolevski ........ 42
Figura 36: Pieza 1 finalizada ........................................................................................................ 43
Figura 37: Pieza 2 finalizada ........................................................................................................ 43
Figura 38: Pieza 3 finalizada ........................................................................................................ 44
Figura 39: Pieza 4 finalizada tras la modificación, en distintas vistas ......................................... 44
Figura 40: Pieza 5 finalizada ........................................................................................................ 45
Figura 41: Soporte finalizado ...................................................................................................... 45
Figura 42: Rueda finalizada ......................................................................................................... 46
Figura 43: Segundo tren finalizado con sus posiciones de replegado y desplegado .................. 46
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Figura 44: Problemática en el despliegue ................................................................................... 47
Figura 45: Problemática en el repliegue ..................................................................................... 47
Figura 46: Problemática del conjunto original del segundo tren ................................................ 48
Figura 47: Pieza finalizada tras la correción ................................................................................ 48
Figura 48: Proceso de finalización del segundo tren .................................................................. 49
Figura 49: Tercer tren de aterrizaje. Modelo número 1430 de la serie de Artobolevski ............ 50
Figura 50: Proceso de realización por etapas de la pieza 1 ........................................................ 51
Figura 51: Pieza 1 finalizada ........................................................................................................ 51
Figura 52: Proceso de realización de la pieza 2 ........................................................................... 52
Figura 53: Pieza 2 finalizada ........................................................................................................ 52
Figura 54: Pieza 3 finalizada ........................................................................................................ 53
Figura 55: Pieza 4 finalizada ........................................................................................................ 53
Figura 56: Pieza 5 finalizada ........................................................................................................ 54
Figura 57: Soporte finalizado ...................................................................................................... 54
Figura 58: Rueda finalizada ......................................................................................................... 55
Figura 59: Tercer tren finalizado con sus posiciones de replegado y desplegado ...................... 55
Figura 60: Ambigüedad en los planos ......................................................................................... 56
Figura 61: Sistema de un amortiguador ...................................................................................... 57
Figura 62: Evolución de la oscilación en el tiempo de un amortiguador .................................... 57
Figura 63: Cuarto tren de aterrizaje. Modelo número 1432 de la serie de Artobolevski ........... 58
Figura 64: Pieza 1 finalizada ........................................................................................................ 59
Figura 65: Pieza 2 finalizada ........................................................................................................ 59
Figura 66: Pieza 3 finalizada ........................................................................................................ 60
Figura 67: Proceso de generación de superficies en la pieza 4 ................................................... 60
Figura 68: Pieza 4 finalizada ........................................................................................................ 61
Figura 69: Pieza 5 finalizada ........................................................................................................ 61
Figura 70: Pieza 6 finalizada ........................................................................................................ 62
Figura 71: Pieza 7 finalizada ........................................................................................................ 62
Figura 72: Soporte finalizado ...................................................................................................... 63
Figura 73: Rueda finalizada ......................................................................................................... 63
Figura 74: Cuarto tren finalizado con sus posiciones de replegado y desplegado ..................... 64
Figura 75: Quinto tren de aterrizaje. Modelo número 1439 de la serie de Artobolevski ........... 65
Figura 76: Pieza 1 finalizada ........................................................................................................ 66
Figura 77: Pieza 2 finalizada ........................................................................................................ 66
Figura 78: Pieza 3 finalizada ........................................................................................................ 67
Figura 79: Pieza 4 finalizada ........................................................................................................ 67
Figura 80: Pieza 5 finalizada ........................................................................................................ 67
Figura 81: Pieza 6 finalizada ........................................................................................................ 68
Figura 82: Pieza 7 finalizada ........................................................................................................ 68
Figura 83: Soporte finalizado ...................................................................................................... 69
Figura 84: Rueda finalizada ......................................................................................................... 69
Figura 85: Quinto tren finalizado con sus posiciones de replegado y desplegado ..................... 70
Figura 86: Problemática del diseño original ................................................................................ 71
Figura 87: Quinto tren de aterrizaje finalizado tras la modificación........................................... 71
Figura 88: Sexto tren de aterrizaje. Modelo número 1415 de la serie de Artobolevski ............. 72
Figura 89: Pieza 1 finalizada ........................................................................................................ 73
Figura 90: Pieza 2 finalizada ........................................................................................................ 73
Figura 91: Pieza 3 finalizada ........................................................................................................ 74
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Figura 92: Pieza 4 finalizada ........................................................................................................ 74
Figura 93: Pieza 5 finalizada ........................................................................................................ 74
Figura 94: Pieza 6 finalizada ........................................................................................................ 75
Figura 95: Soporte finalizado ...................................................................................................... 75
Figura 96: Rueda finalizada ......................................................................................................... 76
Figura 97: Sexto tren finalizado con sus posiciones de replegado y desplegado ....................... 76
Figura 98: Configuración típica para el sexto tren de aterrizaje ................................................. 77
Figura 99: Estudio del amortiguamiento en el sexto tren de aterrizaje ..................................... 78
Agradecimientos Escuela Técnica Superior de Ingenieros
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3 Agradecimientos
La realización del presente Proyecto de Final de Carrera no hubiera sido posible sin la
colaboración de las distintas personas y organismos que han contribuido al buen fin del mismo.
En primer lugar, agradecer todo el apoyo al Profesor D. Francisco A. Valderrama por su
colaboración en el Proyecto, asistiéndome cuando ha sido necesario y prestando sus
conocimientos durante el proceso de elaboración, así como de las clases que he tenido la
oportunidad de recibir de él.
Quiero agradecer también al Departamento de Ingeniería Gráfica de la Universidad de Sevilla por
los conocimientos aportados en materia de Diseño Gráfico, especialmente al Profesor Francisco
Salmerón por sus enseñanzas en la asignatura de Diseño Asistido por Ordenador del quinto curso
de Ingeniero Aeronáutico (plan 2002) del que fue mi profesor.
También veo oportuno agradecer a la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Sevilla por su
gestión en el proceso.
Pablo Zaldívar López
Sevilla, 2015
Objeto del Proyecto Escuela Técnica Superior de Ingenieros
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4 Objeto del Proyecto
El objeto principal del presente Proyecto ha sido un estudio sobre la viabilidad de una serie de
modelos de trenes de aterrizaje obtenido de los tomos de la colección “Mecanismos en la Técnica
Moderna” de Iván I. Artobolevski, uno de los ingenieros más reconocidos e importantes en el
mundo de la Mecánica de Mecanismos y con más trabajos y estudios realizados al respecto.
Esta serie de mecanismos ha sido analizada desde un punto de vista cinemático a partir de su
modelado 3D con el software Catia V5R19 que, lejos de requerir un estudio analítico del
movimiento, permite determinar la viabilidad de los diseños originales. Este software es uno de
los más potentes del mercado y con más módulos y posibilidades que existen, y por ello ha
facilitado en gran medida la realización de este Proyecto.
Cabe destacar que los diseños de Artobolevski estudiados no son esquemas cinemáticos ni planos
exactos, así que lo que se ha realizado es un estudio sobre las proporciones de los diseños de la
colección a partir de ciertas herramientas de Catia con lo que se ha logrado conseguir un aceptable
grado de exactitud para poder modelar el conjunto.
Para cada uno de los seis Trenes de Aterrizaje estudiados se ha realizado un modelado 3D de
todas las piezas que lo componen y posteriormente se ha ensamblado en un mecanismo articulado.
Tras esto se ha simulado el posible movimiento de retracción y despliegue de cada tren de
aterrizaje, analizando su viabilidad y particularidades encontradas.
El hecho de tratar de trasladar los diseños mecánicos más primarios del siglo pasado a las últimas
herramientas de modelado y simulación de CAD y a la vez conseguir determinar su viabilidad en
un panorama real sin realizar otros cálculos ni deber crear maquetas reales de los mecanismos
consigue darle un valor añadido al Proyecto . Partiendo de planos prácticamente cualitativos con
una sola vista en dos dimensiones se transportan al universo tridimensional y se verifica la
idealidad del diseño en cuanto a capacidad de movimiento teórica. Este Proyecto trata de asegurar
esta viabilidad del conjunto tras otros estudios que han encontrado ciertos problemas con alguno
de los mecanismos de Artobolevski en cuanto a su factibilidad cinemática y práctica.
En algunos modelos se encuentra la problemática con la realidad y ciertas incompatibilidades de
movimiento en relación a las propuestas originales en el diseño de las distintas piezas que
componen el conjunto. Particularmente en algunos modelos como el Segundo Tren de Aterrizaje
ha sido necesario realizar un rediseño completo de una de las piezas del conjunto. Es en este
momento en el que se desarrolla la actividad más ingenieril en este proyecto, al deber diseñar
modificaciones que permitan el movimiento correcto y acorde a la función que debe desarrollar
cada conjunto. Algunas modificaciones pueden ser simplemente elegir un nuevo punto de anclaje
Objeto del Proyecto Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Modelado y estudio con CATIA V5R19 de diversos dispositivos de aterrizaje de Artobolevski Página 14
o rotación de cierta pieza, pero otras conducen inevitablemente a diseñar por completo alguna
parte.
Por tanto, aunque se han encontrado ciertas problemáticas que han sido analizadas
individualmente en los apartados considerados a tal efecto, en su conjunto el total de seis trenes
de aterrizaje estudiados consiguen tras algunos ajustes su propósito y por tanto son factibles desde
el punto de vista cinemático.
Como motivación personal de la realización de este Proyecto, sin duda la posibilidad de explorar
nuevos módulos de Catia como Kinematics o Sketch Tracer que no ha sido posible aprender por
cuestiones de tiempo en los estudios básicos de Diseño Asistido por Ordenador realizados hasta
el momento. Además de poder combinar lo anterior con el estudio de ciertos modelos clásicos de
una materia como son los trenes de aterrizaje le dan un cariz Aeronáutico al Proyecto.
Los diseños escogidos y objeto de estudio sido los mecanismos número 1415, 1416, 1430, 1432,
1439 y 1421 de la serie del Primer tomo del Volumen II de “Mecanismos en la Técnica
Moderna”
Figura 1: Colección de Trenes de Aterrizaje estudiados
Artobolevski y obra Escuela Técnica Superior de Ingenieros
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5 Artobolevski y obra
5.1 Vida de Artobolevski
Iván Ivánovich Artobolevski nació en Moscú el 9 de octubre de 1905. Hijo de Iván Alexievich
Artobolevski y de Zinaida Petrovna Artobolevskaya, Iván siempre recibió una extensa formación
intelectual y pasión por el arte de mano de sus progenitores, lo que le impulsó a tener una exitosa
carrera en el mundo de la ingeniería.
El padre de Artobolevski era profesor de Teología en el Instituto Agricultural de Moscú. Es ésta
una de las causas por las que la casa del futuro ingeniero siempre estuvo llena de científicos y
filósofos rusos de la época e influenció el interés del joven Iván en el campo del conocimiento y
el aprendizaje de ciencia natural y tecnología.
La madre de Iván Artobolevski, Zinaida Petrovna Artobolevskaya, enseñó a éste música y
lenguaje, y siempre quiso mantener la relación de entendimiento con la música durante toda su
vida. En relación a esto, Artobolevski guardó interés y estima por el arte en general durante toda
su vida: literatura, teatro, música, etc. De hecho conoció a numerosos intelectuales artísticos de
la época gracias a su contacto con Anatoly Vasielievich Lunacharski, el cual era uno de los más
importantes.
La niñera de Iván le enseñó Francés, y éste avanzó tanto en sus estudios que conseguía leer libros
franceses en su forma original. Esto le ayudó bastante en su aprendizaje, así como en su futuro de
científico reconocido.
Tras la Revolución de Octubre de 1918 al separarse la Iglesia del Estado y extinguirse la cátedra
de Teología, el padre de Iván Artobolevski fue despedido a pesar de ser un excelente profesor y
científico. Su labor quedó limitada a ser el párroco de una Iglesia local.
De esta forma la familia Artobolevski cayó en pobreza y tuvo que dejar su apartamento:
entonces comenzó a combinar el joven Iván sus labores de bibliotecario, topógrafo y asistente
de laboratorio.
Posteriormente, la mujer de Iván contribuiría también a la labor de mejora en las relaciones con
los artistas de la época del científico, ya que ella era pianista y cantante. La familia realizaba
diversas fiestas y conciertos en sus casas a las que eran invitados diversos artistas, científicos y
deportistas de la época.
Artobolevski y obra Escuela Técnica Superior de Ingenieros
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5.2 Vida académica
En lo concerniente a su carrera académica, sus mentores en la primera etapa de su aprendizaje
científico fueron sus maestros Nikolai Ivánovich Mertsalov y Prohorovich Goriachkin. Ambos
eran conocidos en el mundo científico uno por ser un importante científico de la Teoría de
Máquinas y Mecanismos y otro por ser fundador de la Mecánica Agrícola. Especialmente de estas
relaciones podemos destacar la colaboración que realizó el joven Artobolevski con Goriachkin en
sus experimentos a través del puesto de asistente de laboratorio de mecánica, con esto los
conocimientos de Iván mejoraron sustancialmente en la materia de la dinámica de máquinas.
Tampoco se debe olvidar la contribución de Mertsalov en el impulso de Iván Artobolevski sobre
la mejora en el conocimiento y estudio de geometría proyectiva y trigonomía esférica. Fue gracias
a los consejos de Mertsalov que Iván asistió a la Universidad de Lomonosov de Moscú a un curso
en la facultad de física y matemáticas.
Iván Artobolevski aprobó su primer examen en 1915, cuando fue aceptado en el III Moscow
Classical Gymnasium. Más tarde en 1921, Iván se matriculó en la Facultad de Ingeniería
Mecánica en la Moscow Agricultural Academy, una de las más antiguas de Russia. Alexei
Fedorovich Fortunatov fue el profesor que influenció y animó a Iván a matricularse en esta
Facultad. Con ello consiguió graduarse satisfactoriamente como ingeniero en 1924.
A pesar de sus detractores, que insistían en que un hombre con orígenes teológicos en su familia
no podría ser un buen matemático, Artobolevski se caracterizó siempre por tener un gran
autocontrol y no caer en la blasfemia, lo cual dejó sin argumentos la mayor parte de los ataques.
Desde su fundación en 1939, Artobolevski trabajó en el Instituto de Teoría de Máquinas (IMASH
RAS) y fundó y dirigió el departamento de “Mecánica y control de Máquinas”. E
Aunque estalló la guerra en 1939 este tiempo y Artobolevski fue voluntariamente a listas, no tardó
en regresar debido al requerimiento de que los científicos debían volver del frente. Esto fue
considerado un gran acto de valor de Iván Artobolevski y un gesto de patriotismo hacia la Madre
Patria.
5.3 Reconocimientos y organizaciones
En 1936 consiguió su grado de Doctor en Ciencias de la Ingeniería y poco después en 1939 fue
elegido miembro de la Academia de Ciencias de la Unión Soviética fue condecorado en 1969 con
la mayor condecoración posible del País: Héroe del Trabajo Socialista. Además fue condecorado
durante su vida con seis órdenes Lénin, y con numerosas condecoraciones más.
Artobolevski y obra Escuela Técnica Superior de Ingenieros
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Su reconocimiento externo fue también notorio, y en 1967 el Instituto de Ingeniería Mecánica de
Gran Bretaña lo premió con el James Watt Gold Medal, que es considerado el mayor premio
mundial entregado a ingenieros.
En su reconocimiento se premia también su gran labor de integración de especialistas de
diferentes países que trabajaban en la Teoría de Máquinas en la IFToMM o Federación
Internacional de Teoría de Máquinas y Mecanismos.
Además de lo anterior, Artobolevski también realizó un gran trabajo para la Organización
Internacional de Trabajadores Científicos (IOSW) y fue elegido Vice-Presidente en 1965.
Cuando se creó en 1969 la IFToMM de la mano de Iván Artobolevski se le eligió por unanimidad
como primer Presidente de la historia de la Federación. Como Presidente dirigió las Asambleas
Generales, encuentros y participaciones de trabajo de los Comités con gran entusiasmo y
dedicación.
Escribió incluso la primera monografía de la URSS sobre mecanismos espaciales y todo su trabajo
y conocimientos sobre estructura, cinemática, síntesis de mecanismos y teoría de equilibrio de
máquinas fueron contribuciones mundiales en estos campos. Además realizó una clasificación de
mecanismos que ha sido la base de la Teoría de Máquinas y Mecanismos para la URSS y para
todo el mundo.
Figura 2: Manifiesto de inauguración de la IFToMM con la firma de Artobolevski (USSR)
En 1969 se fundó la IFToMM (international Federation for the Theory of Mechanisms and
Machines) o Federación Internacional de Teoría de Mecanismos y Máquinas durante el segundo
Congreso Mundial de Teoría de Mecanismos y Máquinas. Como uno de los dos principales
Artobolevski y obra Escuela Técnica Superior de Ingenieros
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impulsores de la IFToMM encontramos a Iván Ivánovich Artobolevski, que junto al Profesor
estadounidense Erskine F.R. Crossley trataron de estrechar los lazos de colaboración
internacional tras la Guerra Fría en el campo de la Teoría de Máquinas y Mecanismos.
5.4 Bibliografía de Iván Artobolevski
Entre otras muchas publicaciones que llegan a más de 1000 se destacan:
Estructura de Mecanismos Espaciales (1935)
Teoría de mecanismos espaciales (1937)
Teoría de mecanismos y máquinas (1938)
Síntesis de Mecanismos planos (1939)
Fundamentos de clasificación de mecanismos (1939)
Síntesis de Mecanismos (1944)
Mecanismos (1947, 1949, 1951)
Dinámica Acústica de máquinas (1969)
Mecanismos de la Técnica Moderna (1970- 1975)
Éxitos de la Escuela Soviética en Teoría de Máquinas y Mecanismos (1977)
Teoría de Mecanismos y Máquinas (1940)
Curso de Teoría de Mecanismos y Máquinas (1945)
Teoría de Mecanismos (1940, 1945, 1952, 1953, 1965)
Figura 3: Iván I. Artobolevski
“Ivan Ivanovich Artobolevski has been one of the most important and well-known scientists in the
world in the area of Theory of Mechanisms and Machines. He received the most high honors and
awards in his Motherland and a great recognition abroad as a talented engineer and organizer.
He has contributed to modern MMS (Mechanism and Machine Science) through his work as an
engineer and scientist with production of several new machines and systematization and
development of TMM in his many books. He has been also one of the founding fathers of IFToMM.
1”
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6 Trenes de aterrizaje
6.1 Introducción a los trenes de aterrizaje
El tren de aterrizaje es la denominación con la que se conoce al conjunto formado por soportes,
ruedas, mecanismos de amortiguación, frenos y otra serie de elementos y equipos que son
utilizados para aterrizar o maniobrar sobre la superficie por la que puede rodar un avión
Las funciones de un tren de aterrizaje son las siguientes:
Soporte para la aeronave
Permite el movimiento en superficie: rodadura, despegue y aterrizaje.
Amortigua el impacto en el aterrizaje.
6.2 Funcionamiento del tren de aterrizaje
El funcionamiento del sistema de retracción de un tren de aterrizaje consiste básicamente en un
elemento actuador que transforma su movimiento de avance en una rotación de la rueda hacia su
zona de repliegue.
Figura 4: Mecanismo de un tren de aterrizaje
En el estudio de los distintos modelos presentados por Artobolevski se encuentran diversos trenes
de aterrizaje, entre los que se encuentran representaciones de trenes de aterrizaje principales como
de los posiblemente destinados a ser direccionales. Aunque básicamente todos realizan sobre la
rueda un movimiento similar, el procedimiento mediante el cual lo consiguen varía, y aquí
muestra la versatilidad del sistema.
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6.3 Tipos de tren de aterrizaje
Se puede clasificar el tipo de tren de aterrizaje en función de la superficie en la que se va a
desarrollar la rodadura, aterrizaje o despegue. En relación a este concepto se pueden encontrar:
Trenes de rodadura (movimiento en tierra)
Trenes con flotadores (adaptados al movimiento en agua)
Trenes con esquíes (adaptados a la nieve)
El presente Proyecto versa sobre ciertos diseños de trenes de aterrizaje del tipo de rodadura, por
tanto se omite un estudio en profundidad de los restantes tipos de trenes de aterrizaje. No obstante
los trenes de aterrizaje de esquíes o de flotadores no suelen tener capacidad retráctil y son fijos, a
diferencia de los trenes de rodadura que pueden ser fijos, pero en muchas ocasiones (sobre todo
en aeronaves grandes) son retráctiles, lo cual en sí es otra clasificación posible para trenes de
aterrizaje:
Trenes fijos
Trenes retráctiles
Los varios tipos de trenes de aterrizajes recientemente contemplados pueden incluso estar
combinados entre sí para facilitar que una aeronave tenga capacidad de aterrizaje o movimiento
sobre distintas superficies, por ejemplo flotadores con ruedas o esquíes con ruedas. Así se
consigue no limitar en exceso el ámbito de uso de la aeronave. En referencia a estos sistemas
mixtos suele ocurrir que uno de los sistemas sea retráctil para no interferir con el otro.
6.4 El tren de rodadura
En esencia, el tren de rodadura se compone de un tren principal, que está diseñado para soportar
el peso del avión y absorber los impactos asociados al aterrizaje, y una rueda secundaria que
proporciona apoyo estable y con posible capacidad direccional para la aeronave.
El tren principal suele estar formado por varias ruedas situadas lo más cerca posible del centro de
gravedad del avión, en general en el fuselaje y posicionadas cerca del encastre de las alas o en
éstas mismas. Dispone de amortiguadores hidráulicos, estructuras tubulares o planas o ambas
cosas, en vistas a absorber el impacto de aterrizaje y posteriores sacudidas de la aeronave al
moverse sobre terrenos accidentados.
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La rueda de dirección suele estar colocada bajo el morro del avión y en pocas ocasiones en la cola
de la aeronave. Las configuraciones en los trenes de aterrizaje pueden variar.
6.4.1 Rueda de cola
Figura 5: Tren de aterrizaje con rueda de cola
Como se ha comentado anteriormente, es un sistema poco usado, y prácticamente se encuentra en
desuso en la actualidad. Esto se debe a que la fuerza de frenado actúa por delante del centro de
gravedad (sobre el tren principal) y por tanto puede ocasionar un vuelco si está girando.
Con un aterrizaje de dos puntos, el impacto del tren principal situado delante, junto con el
movimiento de la cola hacia abajo, contribuye a un aumento del empuje y un rebote del avión.
Al encontrarse el ala inclinada condiciona el movimiento de rodadura de la aeronave ante vientos
fuertes y dificulta el confort de pasajeros y la carga y descarga de bodega. Además esta inclinación
produce mayor resistencia y por tanto gasto de combustible en los instantes de rodadura y
despegue hasta alcanzar cierta velocidad.
6.4.2 Triciclo
Figura 6: Tren de aterrizaje en triciclo
El sistema opuesto a tren con rueda de cola, que hace prácticamente imposible volcar
hacia delante.
El tren posee las dos ruedas del tren principal ligeramente tras el centro de gravedad de
la aeronave, la rueda de dirección se encuentra delante.
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Éstas aeronaves son muy fáciles de maniobrar en rodadura.
6.4.3 Tren con rueda en morro
Figura 7: Tren de aterrizaje con rueda en morro
Las fuerzas de frenado actúan tras el centro de gravedad, por tanto provocan un efecto
estabilizador.
Existe en este caso una nivelación de fuselaje y una buena visión para el piloto.
La rueda de morro impide que el avión vuelque.
En el aterrizaje de dos puntos, este tren de aterrizaje crea un par de cabeceo.
Este tipo de tren de aterrizaje facilita el aterrizaje y permite el uso de los frenos con todo
su poder.
6.4.4 Tándem
Figura 8: Tren de aterrizaje en Tándem
Un conjunto de ruedas colocados a una distancia equivalente detrás y delante del centro
de gravedad.
Pueden permitir no interrumpir el ala al retraerse en el fuselaje.
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Posee las desventajas de necesitar trenes exteriores para salvaguardar la estabilidad y una
rotación de cola grande para despegar.
Figura 9: Vistas de diversos esquemas de trenes de aterrizaje
Herramientas CAD Escuela Técnica Superior de Ingenieros
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7 Herramientas CAD
Las herramientas CAD son la aplicación del concepto de diseño asistido por ordenador (Computer
Aided Design), constituyen el rango amplio de herramientas computacionales que son de utilidad
a las ramas técnicas en sus diseños y elaboraciones. También es usado en la administración de
ciclo de vida de productos.
Las herramientas CAD pueden dividirse en programas de dibujo 2D y de modelado 3D.
Los principios fundamentales de CAD fueron establecidos por el francés Pierre Bézier, ingeniero
de los Arts et Mètiers ParisTech.
Básicamente, el usuario puede asociar a cada objeto una serie de propiedades ya sea de color,
capa, estilo de línea, nombre, definición geométrica, material, etc. Esto permite manejar la
información de forma lógica. Además se pueden renderizar los modelos 3D para obtener
previsualizaciones realistas de los productos, usualmente en otros programas especializados para
los que se exporta el modelo. Además de ello se pueden exportar los modelos para multitud de
acciones, entre ellas cálculos avanzados de estructuras.
Figura 10: Ejemplos de diseño mediante Catia
Herramientas CAD Escuela Técnica Superior de Ingenieros
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7.1 Catia V5R19
Catia (Compunter-Aided Three Dimensional Interactive Application) es una herramienta
avanzada de diseño, fabricación e ingeniería para su uso por ordenador. La empresa fabricante
del producto es Dassault Systèmes. Este programa está desarrollado en módulos que pueden
servir para cualquier etapa del proceso de diseño de un producto. Es posible incluso el desarrollo
personalizado de ciertas etapas a través de Visual Basic y C++.
Su uso principal fue diseñado para la industria aeronáutica, aunque actualmente se ha extendido
debido a su manejo intuitivo y robustez en los diseños así como su versatilidad y oferta de
herramientas.
En su segmento o módulo de modelado sólido, Catia es capaz de aunar todas las herramientas
para crear piezas como archivos Part, análisis de ángulos y curvaturas y propiedades físicas.
A partir del módulo de Part se puede entrar en el módulo de ensamblajes o Assembly y configurar
el establecimiento del mecanismo o producto final formado por todas sus subpartes.
Otros módulos como el de Sketch se usan directamente con los anteriores para generar los bocetos
acotados a partir de los cuales el programa puede generar superficies o volúmenes concretos.
En el presente Proyecto es interesante otro de los muchos módulos que posee Catia que, a partir
de los ensamblajes y restricciones cinemáticas, es capaz de generar movimiento en los conjunto
y simular distintas configuraciones cinemáticas. En este simulador de mecanismos, Catia define
los mismos a partir de los citados acoplamientos, e incluso es capaz de generarlos
automáticamente a partir de las restricciones de ensamblaje.
7.2 Módulos de Catia
Para la realización del presente proyecto, se ha hecho uso de diversos módulos de Catia V5R19.
Con cada módulo se ha realizado cierto proceso que posteriormente se ha englobado en el
siguiente eslabón de la cadena. El proceso ha sido como sigue:
Figura 11: Módulos en el proceso de diseño y simulación
En primer lugar las distintas piezas pertenecientes a cada mecanismo se diseñan mediante el
módulo de Sketch y Part Design de forma que se obtiene una pieza inanimada. Posteriormente
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mediante el módulo de Assembly se genera el Product en el que todas las distintas partes se
encuentran acopladas con las restricciones de movimientos necesarias para dar sentido al
mecanismo. En última instancia se realiza un proceso de gestión de restricciones cinemáticas con
el módulo DMU Kinematics, con lo que se consigue el mecanismo final con la posibilidad de
realizar un simulado de su movimiento.
8 Selección de trenes de aterrizaje de
Artobolevski
En su colección de libros de Mecanismos en la Técnica Moderna, Artobolevski hace un tratado
sobre una cantidad muy extensa de diversos mecanismos, tanto para realizar tratados con gran
exactitud de formas complejas, como de elementos básicos del funcionamiento de diversos
vehículos y utilidades como son en este caso los Trenes de Aterrizaje. Pero cabe destacar que la
colección de diseños aquí presentada forma una mínima parte del total de diseños ofrecidos por
Iván Artobolevski a la Comunidad.
Figura 12: Volumen 1 de “Mecanismos en la técnica moderna”
En este caso, el Volumen II Primera Parte de la colección ofrece el material del que se ha podido
extraer la información necesaria para realizar el presente Proyecto de Fin de Carrera.
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8.1 Toma de medidas y proporciones de los diseños
originales.
El principal problema encontrado a la hora de realizar un modelado en CAD a partir de los diseños
de Artobolevski ha sido el hecho de que éstos sólo analizan la cinemática de los conjuntos y no
proporcionan ninguna medida, es decir no son planos de los que extraer medidas. Por tanto es
necesario extraer las proporciones de los propios dibujos mediante la herramienta de medida que
nos reduzca el error lo más posible.
Con esta finalidad se ha usado el módulo de Catia de Sketch Tracer, mediante el cual es posible
realizar medidas sobre un dibujo y transportarlas a un lugar u otro del modelo CAD, siendo
posible el elegir una escala dentro del dibujo. Esto quiere decir que se puede proporcionar toda
medida dentro del propio dibujo a partir de algún elemento del mismo del que conozcamos sus
dimensiones.
Figura 13: Ejemplo de las posibilidades del uso del módulo Sketch Tracer
Sketch Tracer es una herramienta potente para poder transformar planos a un entorno
tridimensional, en el caso de los trenes de aterrizaje de Iván Artobolevski sólo se posee un plano
en 2D del conjunto y por tanto no se aprovecha la herramienta en su máximo.
Con criterio realista, se ha elegido un tamaño para la rueda del tren de aterrizaje de 70cm, y por
tanto los diseños de Artobolevski se han proporcionado a este tamaño. En algunos de los trenes
de aterrizaje se han obtenido unos diámetros de ejes diferentes a otros trenes, y esto se ha intentado
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respetar lejos de establecer un tamaño estándar de elementos básicos. De todas formas, cabe decir
que esto no afecta a la cinemática del mecanismo que es lo que se analiza básicamente en el
presente proyecto.
Figura 14: Proceso de toma de medidas mediante Sketch Tracer
Existen una serie de factores no tenidos en cuenta en los planos originales además de lo citado
anteriormente. Entre ellos se encuentra el hecho de que todos los elementos no pueden estar en el
mismo plano y, por tanto, se ha debido establecer una profundidad acorde con las vistas
presentadas en los planos originales y acorde también con el movimiento. De esta forma se evitan
choques innecesarios entre las piezas.
También se han diseñado algunas piezas que no son presentadas en los planos originales pero que
sí son necesarias ya sea para sostener otras en el conjunto o bien para facilitar las restricciones
cinemáticas.
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9 Simulado en Catia de trenes de
aterrizaje
9.1 Tren de aterrizaje 1
Figura 15: Primer tren de aterrizaje. Modelo número 1415 de la serie de Artobolevski
MECANISMO DE PALANCAS Y COLISA DEL TREN DE ATERRIZAJE RETRÁCTIL DE
UN AVIÓN
“El elemento 1 con la rueda a gira alrededor del eje fijo A del bastidor del avión. La biela 4 que
forma el par de rotación E con el elemento 1 se desliza con su extremo d a lo largo de la guía fija
b. El elemento 4, que se pone en movimiento por la varilla 2 del cilindro 3, forma con ella el par
de rotación B. El cilindro 3 gira alrededor del eje fijo C del bastidor del avión. Cuando la varilla
2 entra en el cilindro 3 el elemento 1 gira en la dirección indicada con la flecha y el mecanismo
ocupa la posición mostrada con líneas de trazos asegurando la retracción del tren de aterrizaje del
avión.”
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9.1.1 Diseño de partes
9.1.1.1 Pieza 1
Éste es el elemento básico para soportar las cargas de compresión en este tren de aterrizaje
específicamente. Su posición vertical u horizontal marca la posición de tren desplegado y
recogido respectivamente
El proceso de elaboración de esta pieza servirá de ejemplo para muchas otras que sucederán en
adelante, y por evitar repetitividad se extenderá más esta explicación en particular.
Mediante las medidas y proporciones obtenidas del plano original con el módulo de Sketch Tracer
se procede al diseño de la pieza mediante el módulo Sketch dentro del diseño referente
al módulo Part .
Ya que ha sido un proceso de aprendizaje, aunque inicialmente se decidió dar unos valores unidad
a la referencia de proporción elemental (que en este caso es el diámetro de la rueda) se decidió
usar el valor de 70cm comentado anteriormente.
Lo anterior lleva a que el diseño del presente tren de aterrizaje se haya realizado con medidas muy
pequeñas y posteriormente se haya realizado una afinidad y por tanto un aumento de escala hasta
finalmente encontrarnos con las medidas relacionadas con el valor elemental de 70cm.
Figura 16: Proceso de diseño de la pieza 1
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En el caso de esta pieza los comandos a utilizar son sencillos: por una parte se dibuja el contorno
interior y exterior a extruir mediante los comandos Circle , Rectangle y Line . Se
ha optado a continuación por proporcionar restricciones de simetría con respecto a los ejes x e y
además de buscar siempre restricciones de concentricidad entre circunferencias. Esta filosofía de
restricciones en mayor medida que buscar el restringir mediante distancias proporciona mucha
más versatilidad a la hora de posteriores variaciones en los diseños.
Una vez se tiene el dibujo a grandes rasgos falta cerrar los contornos y eliminar líneas innecesarias
que pueden proporcionarnos un error mediante el comando Quick Trim y tras esto redondear
los contornos (que también se podría realizar posteriormente en el módulo de Part ) con la
herramienta Corner :
Figura 17: Proceso de recorte en la pieza 1
Se procede ahora al extrusionado de la pieza mediante el comando Pad
En esta imagen se puede apreciar otro de los motivos por los que se decidió finalmente escalar el
sistema a un tamaño realista y no unidad: surgen problemas de renderizado a una escala tan baja
y las curvas se aprecian casi rectas (en este caso una circunferencia se transforma casi en un
hexágono). Aunque desde Catia se puede ajustar la calidad del renderizado, a esta escala siempre
se pierde calidad.
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Figura 18: Proceso de extrusionado en la pieza 1
Con todo esto, la pieza final surge de, una vez se le añade el último extrusionado con las
herramientas anteriores y se ha decidido proporcionar una propiedad material a la parte de
Aluminio mediante Apply Material , este material se aplicará también a las restantes piezas.
Figura 19: Pieza 1 finalizada
9.1.1.2 Pieza 2
Esta pieza genera la base del movimiento en conjunción con la pieza 3. Este actuador desliza
interiormente al actuador externo y provoca que el conjunto se mueva.
Para generar la pieza se parte de nuevo de Sketch y se genera una superficie de revolución a partir
de un contorno abierto y un eje de giro con el comando Shaft
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Figura 20: Proceso de revolucionado de la pieza 2
Posteriormente se siguen usando las herramientas mostradas anteriormente, y en este caso se va
a proceder a secuenciar todo el proceso junto con el paso de escalado al tamaño referenciado a 70
cm de diámetro de rueda con el comando Affinity . Esto se hará con todas las piezas de este
conjunto.
Figura 21: Extrusionado en varias etapas de la pieza 2
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Se observa la ganancia de calidad y resolución al escalarlo simplemente mirando la pieza final:
Figura 22: Pieza 2 finalizada
9.1.1.3 Pieza 3
El actuador externo lleva un proceso similar al anterior, salvando que debe alojar en su interior al
otro actuador y por tanto el revolucionado se hace con una superficie que contempla tal
alojamiento, o también puede realizarse mediante un revolucionado como el anterior junto con
un agujero (herramienta Pocket del diámetro del actuador interno con tanta profundidad
como longitud sea necesaria introducir para el movimiento.
Figura 23: Pieza 3 finalizada
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9.1.1.4 Pieza 4
Se omite la explicación de la realización de esta pieza, puesto que se realiza de forma igual a la
Pieza 1, con excepción del último extrusionado del eje de giro central (E)
Figura 24: Pieza 4 finalizada
9.1.1.5 Soporte
Para crear el Soporte del conjunto se procede de forma similar a los anteriores: se crea mediante
el comando Sketch el contorno del mismo, y posteriormente se crean los extrusionados y
cavidades en el mismo con las herramientas Pad y Pocket respectivamente
Figura 25: Soporte finalizado
9.1.1.6 Rueda
Como ya se ha comentado, la rueda que se aplica al conjunto se basa principalmente en un
diámetro de 70 cm. Esto es así porque se ha tratado de dar unas proporciones reales al mismo y
esta medida de rueda de tren de aterrizaje es acorde con tamaños medianos de avión.
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Figura 26: Rueda finalizada
Principalmente la rueda se ha realizado por partes, aunque en el conjunto final se considera un
sólido, pero para poder aplicar materiales distintos y darle algo de realidad se ha optado por esta
opción.
Un eje extrusionado y una llanta extrusionada también, se combinan con un neumático realizado
mediante revolucionado.
9.1.2 Ensamblaje del conjunto
Para ensamblar el conjunto anterior, es necesario aportar las condiciones de restricción de
movimiento a cada una de las partes.
Como se habrá podido observar, en este y en todos los trenes de aterrizaje tratados podemos
obtener relaciones y tamaños acordes con el dibujo pero sólo en 2 dimensiones. Es en la tercera
dimensión (la profundidad en este caso) donde empieza la tarea ingenieril.
Se debe valorar la posición de cada pieza acorde con el plano de 2 dimensiones, pero es necesario
elegir concienzudamente las longitudes de los ejes de articulación de las partes, así como las
posiciones en el espacio tridimensional de las mismas. Para ello se ha procedido de la siguiente
manera:
Una vez se crea un archivo Product con el módulo de Assembly se proporcionan en el mismo
las restricciones. En este caso se han usado restricciones de Coincidencia, Contacto, Offset,
Angulares, Fijación de partes en el espacio, y Fijación conjunta de partes.
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Figura 27: Restricciones típicas del módulo Assembly
En la mayoría de los casos, alguna de las piezas coincide en plano con otra por lo cual es necesario
rediseñar las piezas de soporte comentadas anteriormente hasta que el conjunto se encuentra en
una condición óptima para el movimiento sin choques.
Figura 28: Proceso de generación de restricciones del módulo Assembly
Una vez todas las piezas se encuentran restringidas a sus movimientos en un conjunto, se puede
usar la herramienta de Manipulation para tener una mejor apreciación de la verosimilitud
de lo realizado hasta entonces, es en este momento cuando se puede ver el movimiento por
primera vez.
Manteniendo la opción de Stop Manipulation on Clash activa podemos ser conscientes de
los choques entre piezas de forma más clara, ya que no nos permitirá seguir moviendo ante un
choque, lo cual puede desembocar en una nueva modificación de alguna pieza si el conjunto lo
requiere.
Figura 29: Primer tren finalizado con sus posiciones de replegado y desplegado
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9.1.3 Cinemática
En esta parte del proceso se comienzan a usar las herramientas pertenecientes al módulo DMU
Kinematics , donde podremos realizar diversas acciones relacionadas con la simulación del
movimiento del conjunto completo.
En primer lugar, al llegar al citado módulo podemos observar un menú de restricciones similar al
del módulo de Assembly
Figura 30: Restricciones cinemáticas típicas del módulo Kinematics
En este caso se pueden crear restricciones relacionadas con el movimiento, ya sean de rotación,
desplazamiento de planos, uniones sólidas, deslizamiento de curvas, etc. Es importante
puntualizar que en primer lugar se debe fijar una pieza base, que en este caso es la llamada
Soporte, el programa la pide a la hora de crear un Mecanismo.
Cuando aplicamos alguna de las restricciones de movimiento anteriores, el programa
automáticamente crea restricciones de ensamblaje
Figura 31: Restricciones de ensamblaje del módulo Assembly
Por tanto, no es necesario aplicar las restricciones de ensamblaje y posteriormente las cinemáticas,
sino que se pueden aplicar las condiciones cinemáticas directamente y Catia asignará el resto.
Como puntualización decir que Catia es capaz de crear automáticamente condiciones de
restricción cinemática a partir de las de Assembly mediante el comando Assembly Constraints
Conversion , pero en ocasiones no es muy acertado con la realidad y conviene hacerlo
manualmente.
Llegados a este punto, se tiene un conjunto mecánico con sus restricciones de movimiento y
posición. Si todo ha sido realizado correctamente (lo cual no es fácil en ocasiones a la hora de dar
restricciones) el sistema proporcionará la información de grados de libertad del conjunto como 1
gdl.
Como se desea crear una simulación del movimiento es necesario fijar los valores límite del grado
de libertad que se desee más oportuno. En algunos casos es más complicado que en otros, ya que
no es fácil determinar los límites de movimiento de alguna de las partes, o éstos son muy pequeños
en amplitud.
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Figura 32: Proceso de generación de restricciones cinemáticas
En la imagen se puede observar el menú de restricciones cinemáticas, en las que se ha elegido la
más apropiada para fijar mediante Angle driven la restricción entre los valores -8° y 0°.
Tras aceptar, el programa entregará el mensaje de “The mecanism can be simulated”. Entonces el
sistema tendrá 0 grados de libertad, y mediante la variación del parámetro anterior se podrá mover
el conjunto completo.
Con el comando Simulation se puede crear una secuencia de movimientos fotograma a
fotograma, mediante la cual generar una película sobre el movimiento. Para ello se activa la casilla
de Automatic Insert y se va barriendo el movimiento variando el parámetro entre los límites
introducidos en el paso anterior. Cada vez que Catia detecte una nueva posición del tren de
aterrizaje, grabará un fotograma, finalmente se obtiene una serie de fotogramas que pueden ser
compilados al factor de velocidad elegida (en este caso 0,1 para retraer lentamente el tren)
mediante el comando Compile Simulation .
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Una vez creada la película se podrá reproducir direccionalmente o en bucle mediante el comando
Replay que se ha generado .
Figura 33: Proceso de simulado de movimientos con Kinematics
9.1.4 Problemáticas asociadas
En este tren de aterrizaje no se han presentado problemáticas grandes fuera de las ya mencionadas
anteriormente.
Como problema se puede destacar el hecho de no haber sido fácil encontrar una restricción entre
el actuador interno y el Soporte que fuera fácil de definir, finalmente se tuvo que optar por una
restricción de deslizamiento de curvas con la orden Slide Curve:
Figura 34: Proceso de generado de restricciones cinemáticas de curvas
También como problemática se encuentra la ya comentada al inicio de la explicación: el hecho
de haber usado inicialmente unas dimensiones de los elementos pequeña hace que los
renderizados proporcionen visualizaciones muy poligonales en algunos casos.
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9.1.5 Decisiones de corrección
Fuera de lo ya meramente mencionado, no se ve necesario corregir ninguna pieza en sus
condiciones 2D originales aparte de lo comentado de realizar un escalado para evitar perder
calidad en los renderizados.
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9.2 Tren de aterrizaje 2
Figura 35: Segundo tren de aterrizaje. Modelo número 1416 de la serie de Artobolevski
MECANISMO DE PALANCAS Y COLISA DEL TREN DE ATERRIZAJE RETRÁCTIL DE
UN AVIÓN
“El elemento 1 con la rueda a, que gira alrededor del eje fijo A del bastidor del avión, forma el
par de traslación B con el elemento 4. El elemento 4 forma el par de rotación C con el elemento
2 que gira alrededor del eje fijo D del bastidor del avión. La varilla 5 del cilindro de elevación 3
forma el par de rotación F con el elemento 1. El cilindro 3 forma el par de rotación K con el
elemento 2. Cuando la varilla 5 entra en el cilindro de elevación 3 el elemento 1 gira en la
dirección indicada con la flecha y el mecanismo ocupa la posición mostrada con líneas de trazos
que asegura la retracción del tren de aterrizaje del avión.”
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9.2.1 Diseño de partes
9.2.1.1 Pieza 1
La pieza 1 es de generación similar a las mostradas en los elementos de barra del tren de aterrizaje
1, salvando que contiene en su centro 2 ejes de giro que se generan igual que el del extremo.
Figura 36: Pieza 1 finalizada
9.2.1.2 Pieza 2
La pieza 2 se genera de forma parecida a la anterior y no merece mención especial en su
procedimiento de fabricación. Se realizan 2 pockets para los soportes de ejes y un extrusionado
en el extremo para conseguir un eje de giro.
Figura 37: Pieza 2 finalizada
9.2.1.3 Pieza 3
El actuador exterior no varía en exceso al del tren de aterrizaje 1 y su proceso es similar.
Simulado en Catia de trenes de aterrizaje Escuela Técnica Superior de Ingenieros
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Figura 38: Pieza 3 finalizada
9.2.1.4 Pieza 4
Esta es la piza que más problemática ha generado en el proyecto, ya que ha sido necesario
rediseñarla con respecto a la original. Se ha realizado mediante Pads y Pockets .
Posteriormente se analizará en profundidad en los apartados de problemáticas asociadas.
Figura 39: Pieza 4 finalizada tras la modificación, en distintas vistas
9.2.1.5 Pieza 5
La pieza 5 o actuador interior se ha realizado de manera similar al del tren de aterrizaje 1, por
tanto no escapa de la comprensión de los métodos usados con anterioridad.
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Figura 40: Pieza 5 finalizada
9.2.1.6 Soporte
El Soporte del Tren de aterrizaje 2 es en esencia otra versión adaptada a las necesidades del
conjunto derivado del concepto y herramientas utilizados en el primer tren.
Figura 41: Soporte finalizado
9.2.1.7 Rueda
La rueda del tren de aterrizaje es exactamente igual que la de los restantes trenes, salvando los
diámetros de ejes necesarios para adaptarse a la pieza en la que va cogido.
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Figura 42: Rueda finalizada
9.2.2 Ensamblaje del conjunto
Figura 43: Segundo tren finalizado con sus posiciones de replegado y desplegado
El ensamblaje del conjunto se puede realizar con las mismas herramientas usadas con
anterioridad, o bien esperar al módulo de DMU Kinematics para aplicarlas en conjunción con las
restricciones cinemáticas.
9.2.3 Cinemática
En este caso se procede de la misma forma que el tren de aterrizaje anterior, con el beneficio de
que no existe ninguna restricción complicada en relación a curvas como era el caso.
Por tanto se procede de la misma forma y se generan las Simulaciones y Replays
correspondientes.
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9.2.4 Problemáticas asociadas
En este caso, la problemática más importante referente al funcionamiento del presente tren de
aterrizaje, consiste en una incompatibilidad cinemática con los requisitos del problema en
referencia a que se recorra el arco de movimiento del punto C alrededor de D.
Si se parte de la posición de tren desplegado y se desea replegarlo con un movimiento de giro
sobre los dos puntos de rotación, lo que sucederá entonces es que por un lado la rueda subirá hasta
su posición de recogida, y por otro lado el punto C girará alrededor de D desde la zona superior
hasta la posición final que deja el eje 1 horizontal.
Pues bien, si se calcula este movimiento se verá que, teniendo en cuenta que la pieza 4 desliza
sobre 1 de forma que no rota a su alrededor, ni la articulación C permite otra rotación que la
meramente referida a la dirección de rotación del conjunto, se observa que la posición final en el
movimiento de la pieza 4 no es la indicada en el dibujo original. Necesariamente debe finalizar
con el eje de rotación hacia abajo como se muestra en esta imagen:
Figura 44: Problemática en el despliegue
Figura 45: Problemática en el repliegue
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9.2.5 Decisiones de corrección
En referencia a este problema encontrado y buscando como objetivo el hecho de que el tren de
aterrizaje consiga replegarse dentro del habitáculo habilitado para ello, se considera que la
configuración anterior deja muy poco margen de movimiento y por ello se decide rediseñar la
pieza 4 con este propósito:
Figura 46: Problemática del conjunto original del segundo tren
Con el nuevo diseño, el tren de aterrizaje replegado se consigue posicionar en un plano horizontal
y por tanto aprovecha el espacio para ocultar la rueda del exterior.
La corrección en la pieza 2 se desarrolla además posteriormente para depurar algunas
incompatibilidades añadidas. El recorrido obtenido dada la longitud de esta pieza en el
movimiento era pequeño y por ello se opta también por modificar esta magnitud y obtener una
pieza 2 más corta:
Figura 47: Pieza finalizada tras la correción
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Se observa en la imagen anterior la pieza final obtenida mediante un proceso iterativo en el que
se iba buscando cumplir las especificaciones de movimiento y objetivos principales del Tren de
Aterrizaje. Abajo una imagen del punto en el que se consigue la especificación, se puede observar
que el conjunto está en proceso de realización.
Figura 48: Proceso de finalización del segundo tren
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9.3 Tren de aterrizaje 3
Figura 49: Tercer tren de aterrizaje. Modelo número 1430 de la serie de Artobolevski
MECANISMO DE PALANCAS Y COLISA DEL TREN DE ATERRIZAJE RETRÁCTIL DE
UN AVIÓN
“El elemento 1 con la rueda a gira alrededor del eje A del elemento 5 que gira alrededor del eje
fijo D. La varilla 4 del cilindro de elevación 2 forma el par de rotación B con el elemento 1. El
cilindro 2 gira alrededor del eje fijo C del bastidor del avión. Al entrar la varilla 4 en el cilindro
de elevación 2 el elemento 1 gira en la dirección indicada con la flecha y el mecanismo ocupa la
posición mostrada con líneas de trazos, que asegura la retracción del tren de aterrizaje del avión.
Entre los puntos A y C está instalado un dispositivo amortiguador 3.”
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9.3.1 Diseño de partes
9.3.1.1 Pieza 1
Esta es una pieza de cierta complejidad aparente, pero que con herramientas sencillas se puede
llevar a buen término.
Figura 50: Proceso de realización por etapas de la pieza 1
Finalmente es necesario hacer adaptaciones y extrusionados adicionales hasta llegar al tamaño
adecuado que permita que el conjunto completo tenga una tridimensionalidad acorde con la
realidad.
Figura 51: Pieza 1 finalizada
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9.3.1.2 Pieza 2
El actuador externo se realiza de forma similar a los anteriores. En este caso la particularidad está
en tener que realizar un extrusionado desde un plano desde cierta distancia hasta la superficie
exterior del actuador. Dicha acción también se puede hacer hasta un plano contenido en el
actuador que no interfiera con su hueco interno.
Figura 52: Proceso de realización de la pieza 2
Finalmente la pieza queda como sigue, en este caso es un actuador cuyo eje de rotación se
interrumpe en su centro y es sostenido por dos ejes coincidentes.
Figura 53: Pieza 2 finalizada
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9.3.1.3 Pieza 3
Esta pieza es teóricamente un sistema de amortiguación. Para realizar el tren de aterrizaje y su
simulación del movimiento se ha decidido considerar a este a priori subconjunto como una pieza
rígida o barra (aunque se le haya dado la apariencia del amortiguador citado).
En la sección de problemáticas asociadas y corrección se hará mención a esta situación con vistas
de aclarar las motivaciones que llevan a tal decisión.
Figura 54: Pieza 3 finalizada
9.3.1.4 Pieza 4
La pieza 4 o actuador interno se realiza con una conjunción de las operaciones mostradas con
anterioridad: revolución y extrusiones.
Figura 55: Pieza 4 finalizada
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9.3.1.5 Pieza 5
La pieza 5 es de realización muy sencilla teniendo en cuenta todo lo anterior.
Figura 56: Pieza 5 finalizada
9.3.1.6 Soporte
Si se observa, el Soporte del Tren de Aterrizaje es muy similar a los restantes y sólo requiere el
extrusionado ya mencionado dentro de las especificaciones dimensionales de este caso y las
posteriores modificaciones de longitud de ejes con vistas a obtener una tridimensionalidad
conforme.
Figura 57: Soporte finalizado
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9.3.1.7 Rueda
La rueda se realiza con las mismas consideraciones anteriores, salvando el diámetro de ejes
Figura 58: Rueda finalizada
9.3.2 Ensamblaje del conjunto
En el acoplamiento del Conjunto se ha procedido de la misma forma que en restantes Trenes de
Aterrizaje, en este caso se han encontrado ciertos problemas de incompatibilidad con el
planteamiento original, que serán expuestos posteriormente.
Figura 59: Tercer tren finalizado con sus posiciones de replegado y desplegado
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9.3.3 Cinemática
El proceso de generación de restricciones cinemáticas, simulación y Replay se han realizado sin
mayor incidencia, salvando las dificultades intrínsecas al proceso comentadas anteriormente.
9.3.4 Problemáticas asociadas
Como se puede observar en el diseño original de Artobolevski, las piezas 4 y 5 no quedan claras
en cuanto a posición relativa al cruzarse, con respecto a ello se ha decidido situarlas como en el
diseño expuesto ya.
Figura 60: Ambigüedad en los planos
Si observamos el diseño original sitúa 2 en el plano más profundo antes del Soporte, sin embargo
en su actuador interno se ve por delante de 3 y de 1, lo cual conduce de nuevo a la corrección
planteada.
9.3.5 Decisiones de corrección
La motivación de esta decisión es que un sistema de amortiguación está formado por un
amortiguamiento viscoso en conjunto con una rigidez para que el sistema siempre trate de volver
a su estado inicial. Como se considera que la recogida y despliegue del tren se realiza en el aire,
no se considera que haya ningún choque con el suelo y por tanto un efecto de compresión sobre
el amortiguador, y por lo que mediante su propia rigidez guardará siempre la misma distancia
entre sus extremos:
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Figura 61: Sistema de un amortiguador
Por tanto, aunque a priori la acción del amortiguador lo convierta en un sistema subamortiguado
a la hora de recibir un impacto contra el suelo, eso no será objeto de estudio en la realización de
este Proyecto, ya que a todos los efectos se considera que no hay esfuerzos exteriores sobre el
tren, además de que el movimiento se realiza lo suficientemente lento para que no haya efectos
dinámicos sobre el sistema.
Figura 62: Evolución de la oscilación en el tiempo de un amortiguador
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9.4 Tren de aterrizaje 4
Figura 63: Cuarto tren de aterrizaje. Modelo número 1432 de la serie de Artobolevski
MECANISMO DE PALANCAS Y COLISA DEL TREN DE ATERRIZAJE RETRÁCTIL DE
UN AVIÓN
“El elemento 2 gira alrededor del eje fijo A del bastidor del avión. El elemento 1 con la rueda a
forma los pares de rotación B y C con los elementos 2 y 3. El elemento 3 gira alrededor del eje
fijo D del bastidor del avión. Los elementos 6 y 7 de la misma longitud forman entre sí el par de
rotación G, y los pares de rotación E y F con los elementos 2 y 1. La varilla 5 del cilindro de
elevación 4 forma el par de rotr de rotación H con el elemento 2. Al entrar la varilla 5 en el cilindro
de elevación 4 los elementos 1, 2 y 3 giran en las direcciones indicadas con las flechas y el
mecanismo ocupa la posición mostrada con líneas de trazos, que asegura la retracción del tren de
aterrizaje del avión.”
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9.4.1 Diseño de partes
9.4.1.1 Pieza 1
Mediante las herramientas de mediante Pad y Pocket se genera nuevamente esta pieza
base del movimiento, la cual soporta gran parte de las cargas del tren de aterrizaje una vez
desplegado.
Figura 64: Pieza 1 finalizada
9.4.1.2 Pieza 2
De una realización similar a la anterior, la pieza 2 soporta también prácticamente las mismas
cargas que la pieza 1 al estar alineadas en la posición de aterrizaje.
Figura 65: Pieza 2 finalizada
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9.4.1.3 Pieza 3
La pieza 3 no merece mención especial, ya que su procedimiento de fabricación es el mismo que
en otras comentadas con anterioridad.
Figura 66: Pieza 3 finalizada
9.4.1.4 Pieza 4
El actuador exterior que rota sobre A se realiza de modo similar a los mencionados anteriormente,
con la particularidad de generar un extrusionado desde un plano hasta la superficie del actuador
al igual que en el Tren de Aterrizaje 3.
Figura 67: Proceso de generación de superficies en la pieza 4
Una vez finalizada, la pieza queda como se presenta a continuación, siendo acorde con las
condiciones solicitadas.
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Figura 68: Pieza 4 finalizada
9.4.1.5 Pieza 5
El actuador interno del Tren de Aterrizaje 4 no difiere en demasía de los anteriores realizados,
por tanto se obvia su realización.
Figura 69: Pieza 5 finalizada
9.4.1.6 Pieza 6
Esta pieza se decide hacer simétrica según los requerimientos del plano original y se realiza
nuevamente con las herramientas usuales.
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Figura 70: Pieza 6 finalizada
9.4.1.7 Pieza 7
La pieza 7 es muy parecida a las anteriores y su procedimiento de realización similar.
Figura 71: Pieza 7 finalizada
9.4.1.8 Soporte
El nuevo soporte no es muy distinto a los anteriores y por tanto su procedimiento de realización
igual que los vistos hasta ahora con los restantes trenes.
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Figura 72: Soporte finalizado
9.4.1.9 Rueda
La rueda se ha realizado igual que las anteriores, con adaptación al diámetro requerido del eje.
Figura 73: Rueda finalizada
9.4.2 Ensamblaje del conjunto
Una vez establecidas las restricciones de todas las piezas se obtiene la siguiente configuración
para despegue o aterrizaje.
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Figura 74: Cuarto tren finalizado con sus posiciones de replegado y desplegado
9.4.3 Cinemática
Se procede igual que en los anteriores Trenes de Aterrizaje hasta conseguir la simulación deseada.
9.4.4 Problemáticas asociadas
La problemática principal en este tren de aterrizaje es el hecho de que según las medidas tomadas
del diseño original, no se obtiene una recogida óptima del tren.
9.4.5 Decisiones de corrección
Debido a lo anterior, se decide alterar alguna de las medidas de piezas del conjunto en busca de
obtener un tren de aterrizaje que realice sus funciones de forma óptima.
Para ello se modifica la longitud de las barras para que en su rotación guarda de forma correcta el
tren.
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9.5 Tren de aterrizaje 5
Figura 75: Quinto tren de aterrizaje. Modelo número 1439 de la serie de Artobolevski
MECANISMO DE PALANCAS Y COLISA DEL TREN DE ATERRIZAJE RETRÁCTIL DE
UN AVIÓN
“Las longitudes de los elementos del mecanismo satisfacen las condiciones: AE=DF y EF=AD,
es decir, la figura AEFD es un paralelogramo. Los elementos 4 y 3 giran alrededor de los ejes
fijos A y D del bastidor del avión. El elemento 1 con la rueda a forma el par de rotación E con el
elemento 4 y el par de rotación B con el elemento 2 que forma el par de rotación C con el elemento
3. El elemento 3 forma el par de rotación G con la varilla 5 del cilindro de elevación 6 que gira
alrededor del eje fijo H del bastidor del avión. Al salir la varilla 5 del cilindro de elevación 6 los
elementos 1 y 3 giran en las direcciones indicadas con las flechas y el mecanismo ocupa la
posición mostrada con líneas de trazos, que asegura la retracción del tren de aterrizaje del avión.
Cuando el tren de aterrizaje no está retractado los elementos 1, 4 y 2, 3 se fijan en las posiciones
extremas formando una armadura.”
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9.5.1 Diseño de partes
9.5.1.1 Pieza 1
La realización de esta pieza no añade dificultad alguna a otras realizadas con anterioridad
Figura 76: Pieza 1 finalizada
9.5.1.2 Pieza 2
La pieza 2 consiste simplemente en una barra con dos ejes que soportan el movimiento de 1 y 3,
se realiza de forma sencilla mediante el comando Pad .
Figura 77: Pieza 2 finalizada
9.5.1.3 Pieza 3
La pieza 3 presenta algunas dificultades a la hora de tomar medidas de la misma debido a los
ángulos de sus partes, pero no añade ninguna dificultad al proceso anteriormente expuesto.
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Figura 78: Pieza 3 finalizada
9.5.1.4 Pieza 4
Esta pieza es muy similar a otras realizadas anteriormente.
Figura 79: Pieza 4 finalizada
9.5.1.5 Pieza 5
El actuador interior es prácticamente igual al de muchos de los trenes restantes y se realiza de
forma similar.
Figura 80: Pieza 5 finalizada
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9.5.1.6 Pieza 6
El actuador externo es sensiblemente más corto que otros estudiados con anterioridad, pero se
realiza con las mismas revoluciones, extrusiones y agujeros o bolsillos.
Figura 81: Pieza 6 finalizada
9.5.1.7 Pieza 7
Esta pieza es una barra simple con los acoples necesarios para utilizar las articulaciones.
Figura 82: Pieza 7 finalizada
9.5.1.8 Soporte
Un Soporte muy parecido a otros presentados anteriormente, se realiza de forma similar.
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Figura 83: Soporte finalizado
9.5.1.9 Rueda
La rueda del conjunto es como las anteriores, con su ajuste único al eje.
Figura 84: Rueda finalizada
9.5.2 Ensamblaje del conjunto
El ensamblaje en este caso se realiza como en los casos anteriores, en el momento de finalizar
podemos observar las posiciones de repliegue y de extensión:
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Figura 85: Quinto tren finalizado con sus posiciones de replegado y desplegado
9.5.3 Cinemática
Como se ha comentado, se puede saltar directamente a este paso para establecer las condiciones
de ensamblaje y cinemáticas, y una vez realizado esto simular el conjunto y obtener la secuencia
de fotogramas de movimiento deseada.
9.5.4 Problemáticas asociadas
En este caso se encuentra la problemática de que, a diferencia que en el diseño original, la
situación de tren extendido presenta al bastidor con parte del actuador interno fuera.
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Figura 86: Problemática del diseño original
9.5.5 Decisiones de corrección
En este caso lo que se decide hacer es primar la funcionalidad al parecido al diseño original, es
decir, se deja el tren recto antes de obtener un tren sobre extendido con el actuador en su posición
ideal.
Otra opción en este caso sería alargar la parte del actuador externa para que se deslizara al
completo el segmento interior.
Figura 87: Quinto tren de aterrizaje finalizado tras la modificación
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9.6 Tren de aterrizaje 6
Figura 88: Sexto tren de aterrizaje. Modelo número 1415 de la serie de Artobolevski
MECANISMO DE PALANCAS Y COLISA DEL TREN DE ATERRIZAJE RETRÁCTIL DE
UN AVIÓN
“Las longitudes de los elementos del mecanismo satisfacen las condiciones: AB=DC y AD=BC.
Así pues, la figura ABCD es el mecanismo de un paralelogramo, con la biela BC del cual está
rígidamente unida la rueda a. El elemento 1 gira junto con el elemento 3 alrededor del eje fijo D
del bastidor del avión. Entre los puntos E y C está instalado un dispositivo amortiguador de aceite
2. De este modo el sistema EDC gira alrededor del eje común D. En el punto E este sistema forma
un par de rotación con la varilla 6 del cilindro de elevación 5 que gira alrededor del eje fijo F del
bastidor del avión. Al entrar la varilla 6 en el cilindro de elevación 5 los elementos 1, 3 y 4 giran
en las direcciones indicadas con las flechas y el mecanismo ocupa la posición mostrada con líneas
de trazos, que asegura la retracción del tren de aterrizaje del avión.”
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9.6.1 Diseño de partes
9.6.1.1 Pieza 1
La pieza 1 es de simple realización, tal y como las vistas anteriormente.
Figura 89: Pieza 1 finalizada
9.6.1.2 Pieza 2
En este caso, la pieza 2 se ha realizado de forma similar al Tren de Aterrizaje 3, suponiendo que
es rígida como en el caso dado anteriormente.
Figura 90: Pieza 2 finalizada
9.6.1.3 Pieza 3
Al igual que la infinidad de barras realizadas con anterioridad, el proceso ha sido explicado.
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Figura 91: Pieza 3 finalizada
9.6.1.4 Pieza 4
La pieza 4 es exactamente igual que la 3 por las condiciones descritas en el diseño original.
Figura 92: Pieza 4 finalizada
9.6.1.5 Pieza 5
El actuador externo es similar a otros realizados con anteriores trenes de aterrizaje.
Figura 93: Pieza 5 finalizada
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9.6.1.6 Pieza 6
El actuador interno es similar a otros ya realizados con anterioridad.
Figura 94: Pieza 6 finalizada
9.6.1.7 Soporte
El Soporte del Tren de aterrizaje es similar a anteriores, con la salvedad de que posee algunos ejes
en la base.
Figura 95: Soporte finalizado
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9.6.1.8 Rueda
Esta rueda posee un eje más estrecho que los anteriores, pero el proceso es prácticamente igual.
Figura 96: Rueda finalizada
9.6.2 Ensamblaje del conjunto
Al ensamblar este conjunto se pueden observar varias particularidades con respecto a los
anteriores Trenes de Aterrizaje.
En primer lugar se observa que en general las barras son más esbeltas que en los trenes anteriores.
Además este tren de aterrizaje realiza el movimiento en el plano perpendicularidad al de rodadura
de la rueda a diferencia de todos los anteriores, que si se observa se movían en el plano que
contiene la rodadura.
Figura 97: Sexto tren finalizado con sus posiciones de replegado y desplegado
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Por esto, es obvio pensar que mientras la utilidad de los restantes trenes de aterrizaje podría ser
tanto como para tren principal como para secundario, está claro que en este caso el tren sólo puede
ser usado de tren principal, y alojarse en la panza del avión.
Una configuración típica de tal uso de forma esquemática sería la siguiente:
Figura 98: Configuración típica para el sexto tren de aterrizaje
9.6.3 Cinemática
La cinemática de este movimiento no difiere demasiado del procedimiento de las señaladas
anteriormente, tras añadir las condiciones de unión cinemática se elige el parámetro a variar y se
crea la simulación del movimiento.
9.6.4 Problemáticas asociadas
La problemática a comentar, puede ser la ya planteada en el Tren de Aterrizaje 3, donde se
supuso como rígido el sistema de amortiguación, lo cual es una hipótesis bastante válida
suponiendo que el avión actúa en el aire y de forma que no haya efectos dinámicos.
9.6.5 Decisiones de corrección
En este sentido se realiza un amortiguador rígido de una pieza que cumpla las condiciones
anteriores
Simulado en Catia de trenes de aterrizaje Escuela Técnica Superior de Ingenieros
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9.7 Estudios futuros
Se ha decidido aportar finalmente un simulado de lo que sería un aterrizaje de una aeronave con
el tren de aterrizaje con amortiguador citado anteriormente. Para ello se ha elegido el Tren de
Aterrizaje número 6 y se ha considerado que el actuador está en su posición de extensión y se
encuentra rígido. En este caso el movimiento del amortiguador realiza un movimiento
subamortiguado hasta la posición de equilibrio del avión sobre el suelo, que comprimirá el sistema
en comparación con la posición de despliegue en vuelo en relación al peso del avión.
Figura 99: Estudio del amortiguamiento en el sexto tren de aterrizaje
El planteamiento anterior permite sin duda dejar abierta la puerta a futuros estudios en
profundidad sobre la validez de los presentes diseños de Tren de Aterrizaje en cuanto a
capacidades dinámicas y de absorción de esfuerzos.
En línea con estas futuras posibilidades queda un sinfín de posibilidades de análisis de materiales,
espesores, cargas, etc.
Es claro que este análisis habrá sido realizado con anterioridad, puesto que la antigüedad e
importancia de estos diseños hacen que hayan sido utilizados en el desarrollo de los actuales trenes
de aterrizaje, que aunque su calidad y robustez es mucho mayor que en estos estudios primarios,
su complejidad en cuanto a mecanismo no ha variado en demasía.
Posición de impacto con el suelo Posición de equilibrio
Conclusiones del proyecto Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Modelado y estudio con CATIA V5R19 de diversos dispositivos de aterrizaje de Artobolevski Página 79
10 Conclusiones del proyecto
En este Proyecto, en el que se trataba de determinar la viabilidad de una serie de dispositivos
mecánicos en forma de Trenes de Aterrizaje pertenecientes a la colección de Artobolevski, se ha
podido determinar claramente que dichos sistemas son posibles de realizar. Si bien es cierto,
algunos de los mecanismos han debido ser modificados en cierta medida e incluso rediseñados en
algún caso concreto como lo es el del Segundo Tren de aterrizaje para lograr garantizar su
movimiento y viabilidad.
En resumen los modelos han podido ser realizados y simulados satisfactoriamente en los seis
casos, tras adaptar los diseños originales al modelo 3D aunque estos diseños no fueran dibujos
detallados ni planos.
No ha sido fácil en algunos momentos, el establecer ciertas relaciones dimensionales entre
muchas de las piezas que se han estudiado en el presente Proyecto, pero es claro que han servido
para realizar un estudio muy ingenieril del problema, adaptando ciertas modificaciones a las
necesidades del sistema.
En relación con lo anterior, ha sido en suma un proceso muy iterativo a la hora de plantear las
posiciones en la tercera dimensión de las distintas piezas hasta que se ha conseguido una cierta
compatibilidad entre los elementos. Además de esto se puede observar que la mayoría de las
piezas que han compuesto los diversos Trenes de Aterrizaje no se han usado más elementos que
los mostrados en los diseños originales, sin salirse del mecanismo que garantice la cinemática
básica del movimiento.
En general, un Proyecto muy fructífero en cuanto a conocimientos adquiridos sobre algunos
módulos de Catia desconocidos a priori, además de contar con un cariz Aeronáutico y a la vez
clásico al combinar diseños antiguos de Trenes de Aterrizaje con los últimos programas
informáticos de diseño en 3D.
Iván Artobolevski está considerado uno de los mejores y más destacados científicos de la Teoría
de Máquinas y Mecanismos con más de 1000 obras publicadas, la conexión de su nombre y el del
IFToMM están unidos para siempre y para él fue un orgullo realizar la labor de organizador de
esta ciencia:
“Having created de International Federation on TMM (IFToMM), I have as though finished the
misión of a scientist and an organizar of a sciente”.
El proceso de estudio desde la obra de Iván Artobolevski y sus planos, modelado en Catia y
simulado de los movimientos da una verosimilitud a aquellos diseños que un día fueron escritos
por este autor. Sin duda habría sido del agrado de Iván Artobolevski ver como algo dibujado sobre
Conclusiones del proyecto Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Modelado y estudio con CATIA V5R19 de diversos dispositivos de aterrizaje de Artobolevski Página 80
un papel hoy en día puede simularse mediante un ordenador en 3D y por qué no extrapolado a
una maqueta real o incluso a un avión en un futuro.
Referencias Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Modelado y estudio con CATIA V5R19 de diversos dispositivos de aterrizaje de Artobolevski Página 81
11 Referencias
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