El ala de la NASA resistió el 127% de su carga de diseño

La NASA sometió un modelo de ala de 15 pies (4,6 metros) más allá de sus límites estructurales previstos —y los resultados reforzaron el caso a favor de un diseño de aeronave radicalmente más ligero.

El Structural Wing Experiment Evaluating Truss-bracing, o SWEET-15, está diseñado para probar un ala larga y delgada sostenida por un puntal aerodinámico. La configuración se basa en el anterior concepto Transonic Truss-Braced Wing de la NASA, que pretende reducir el consumo de combustible en futuros aviones comerciales.

Los investigadores de la NASA necesitaban determinar cómo respondería la estructura ligera a las fuerzas que se encuentran durante el vuelo. SWEET-15 combina cinco tecnologías avanzadas de fabricación y ensamblaje de compuestos desarrolladas para posibilitar su inusual diseño estructural. El Langley Research Center de la NASA en Hampton, Virginia, diseñó y fabricó el ejemplar de prueba antes de trasladarlo al Armstrong Flight Research Center de la NASA en Edwards, California.

Cómo probó la NASA el ala arriostrada

Durante varios meses, los ingenieros doblaron deliberadamente el modelo en el Flight Loads Laboratory de Armstrong. Sensores de deformación y de carga, incluidos sensores de fibra óptica, se distribuyeron por toda la estructura para medir su respuesta a medida que aumentaban las fuerzas.

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Los datos de los sensores coincidieron con las predicciones de los modelos informáticos de la NASA. El ala soportó sin problemas las fuerzas previstas en vuelo, lo que dio a los investigadores confianza en los métodos de fabricación y de unión empleados en SWEET-15.

Langley desarrolló el proceso de fabricación con el robot Integrated Structural Assembly of Advanced Composites, que produce estructuras aeroespaciales de compuestos más ligeras y resistentes.

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La fase final fue una prueba deliberada hasta la falla. Los ingenieros aumentaron la carga más allá del límite de diseño del ala para determinar dónde y cómo se rompería la estructura. La falla se produjo aproximadamente al 127% del límite de carga de diseño, con daños visibles cerca del borde posterior del ala y en su cubierta superior.

Esa falla reveló cómo se comportan las uniones que conectan el ala con su puntal principal y con un puntal secundario más allá del sobreespectro de vuelo esperado —información que ayudará a perfeccionar futuros diseños.

Primera evaluación representativa de un ala arriostrada de compuestos

La NASA afirma que esta fue la primera evaluación estructural de una configuración representativa de ala arriostrada de compuestos. El esfuerzo reunió a equipos de múltiples centros y proyectos de la NASA, incluido el Fiber Optic Sensing System de la agencia, desarrollado para recopilar datos de aeronaves y naves espaciales.

Los ingenieros de Langley se encargaron del diseño, el análisis, la fabricación, las preparaciones de seguridad y la instalación de laboratorio del ala. Ahora los investigadores analizarán los datos de la prueba para orientar el diseño de futuros fuselajes y el trabajo de la NASA en tecnologías de aviación más eficientes.

El proyecto se está llevando a cabo a través del Subsonic Flight Demonstrator de la NASA, dentro de la Research Technology Mission Directorate de la agencia. El resultado final de la prueba —la falla estructural solo después de que las cargas alcanzaron aproximadamente el 127% del límite de diseño— marca un hito para el concepto de aeronaves arriostradas con celosía.