Ingeniería aeroespacial
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Ingeniería aeroespacial. Es una rama de la ingeniería que estudia a las aeronaves; engloba a los ámbitos de la actual ingeniería aeronáutica.
Concepto
La ingeniería aeroespacial está relacionada con el diseño de sistemas que vuelan en la atmósfera y de la ingeniería espacial, entendiendo por esta última aquella que se ocupa del diseño de los vehículos impulsores y de los artefactos que serán colocados en el espacio exterior. Mientras que la ingeniería aeronáutica fue el término original, el término más amplio "aeroespacial" lo ha sustituido en el uso.
Ingeniería Aeronáutica
La ingeniería aeronáutica consiste en la aplicación de la tecnología al diseño, construcción o fabricación y la utilización de artefactos capaces de volar o aerodinos —principalmente aviones o aeronaves, misiles y equipos espaciales— y en los aspectos técnicos y científicos de la navegación aérea y los instrumentos de los cuales se sirve ésta.
La ingeniería aeronáutica se ocupa de diseñar y construir las Aero estructuras de los aviones y helicópteros tomando en consideración las leyes de la aerodinámica, los fundamentos de la mecánica de fluidos y la ingeniería estructural. Además se encargan de la integración de los elementos motores (alternativos, turbo fanes, turborreactores y turbo ejes) en las Aero estructuras para construir la aeronave. Otros campos de actividad de los ingenieros aeronáuticos son la construcción de aeropuertos, el diseño y operación de redes de transporte aeronáutico y la fabricación de equipos y materiales especiales como armamento, satélites o cohetes espaciales.
La aeronáutica es la disciplina que se dedica al estudio, diseño y manufactura de aparatos mecánicos capaces de elevarse en vuelo, así como el conjunto de las técnicas que permiten el control de aeronaves. La aeronáutica también engloba la aerodinámica, que estudia el movimiento y el comportamiento del aire cuando un objeto se desplaza en su interior, como sucede con los aviones. Estas dos ramas son parte de la física.
No debe confundirse con el término aviación (referido al manejo de aviones), si bien en la práctica no es extraño oír cómo se utiliza un término para referirse al otro. Así, por ejemplo, es correcto hablar de un ingeniero aeronáutico, ya que se trata de una carrera académica, pero en cambio debe hablarse de historia de la aviación.
Profesión
Un ingeniero aeroespacial se encarga de calcular, diseñar, proyectar, optimizar y modificar equipos y sistemas mecánicos utilizados por la industria aeronáutica y espacial, incluidos sus procesos de producción o manufactura, además de evaluar, planificar, dirigir, optimizar y ejecutar proyectos de ingeniería en un contexto multidisciplinario. Algunos de los elementos que le competen a esta carrera son:
- Ingeniería mecánica: estudia los procesos de fabricaciones, mantenimientos y diseño de aeronaves.
- Astrodinámica: Es la ciencia que estudia el comportamiento de los objetos, naturales y artificiales, en el espacio.
- Aerodinámica: Es el estudio del movimiento de fluidos alrededor de las alas u otros objetos, o a través de túneles de viento (vea también sustentación y aeronáutica)
- Propulsión: Es la energía necesaria para trasladar un vehículo a través del aire, o para el espacio exterior. Es generada por motores de combustión (usando diferentes mezclas de sustancias como gasolina, oxígeno e hidrógeno) tanto a reacción como alternativos.
- Estructura: Es el estudio del diseño de la configuración física de la nave para soportar las fuerzas encontradas en el vuelo. Generalmente se busca mantener el peso más ligero posible para obtener un mejor rendimiento.
- Ingeniería de los materiales: Se ocupa de los materiales con los que se construyen las estructuras aeroespaciales. Desarrolla nuevos materiales y modifica materiales existentes para adecuar sus propiedades a una aplicación específica.
- Aeroelasticidad: Es la interacción de fuerzas aerodinámicas y flexibilidad estructural, potencialmente causando agitaciones, separaciones, etc.
- Informática: Específicamente concierne al diseño y programación de cualquier sistema de computación a bordo de una aeronave o una nave espacial y a la simulación de sistemas.
El fundamento de la mayoría de estos elementos está en matemática teórica, como la dinámica de fluidos para la aerodinámica o las ecuaciones de movimientos para la dinámica de vuelo. Pero también existe un gran componente empírico. En la historia, este componente empírico fue derivado de las pruebas con modelos a escala y con prototipos, ya hayan sido en túneles de viento o en atmósferas libres. Más recientemente, los avances en computación han permitido el uso de dinámicas de fluido computarizados para simular el comportamiento del fluido, reduciendo tiempo y gasto en pruebas en el túnel de viento. Además, la ingeniería aeroespacial presta atención en la integración de todos los componentes que constituyen un vehículo aeronáutico (subsistemas que incluyen el de poder, comunicaciones, el de control térmico, mantenimiento de vida, etcétera) y su ciclo de vida (diseño, temperatura, presión, radiación, velocidad, y vida útil), así topándose con retos extraordinarios y soluciones específicas del dominio de sistemas de la ingeniería aeroespacial.
Historia
El ser humano empezaba a idear formas de volar ya antes del inicio de la investigación científica de la aeronáutica. En la leyenda griega, Ícaro y su padre Dédalo construyeron alas a partir de plumas de pollo, y las pegaron con cera, para escapar de una prisión. Ícaro voló muy cerca del sol, esto provocó que se derritiera la cera y cayó al mar, donde murió ahogado. Cuando la gente empezó a estudiar de forma científica el modo de volar, se empezaron a entender lo básico en relación al aire y la aerodinámica.
El primer intento científico de vuelo lo llevó a cabo Abbás Ibn Firnás, en Córdoba, donde planeó desde una torre de la ciudad en dos oportunidades, primero con una amplia lona y luego con alas de madera y tela, en el siglo IX. Entre los científicos que iniciaron el estudio de la aeronáutica estaba Leonardo da Vinci. Da Vinci estudió el vuelo de los pájaros para desarrollar esquemas para una de las primeras máquinas voladoras, a finales del siglo XV d. C. Sus esquemas, sin embargo, como el del ornitóptero, que falló al momento de ser puesto en práctica. Las máquinas de aleteo que había diseñado eran muy pequeñas para elevarse lo suficiente, en algunos casos, o muy pesadas para ser operadas por humanos. Sin embargo, en 1793, Diego Marín Aguilera, mecánico de Coruña del Conde (Burgos, España), consiguió hacer volar un artefacto de este tipo, pilotado por él mismo, 431 varas castellanas (360 m), y se vio obligado a aterrizar por la rotura de una de las articulaciones de las alas. A pesar de que el ornitóptero sigue siendo un tema de interés para ciertos grupos de aficionados, este instrumento fue reemplazado por el planeador en el siglo XIX.
Sir George Cayley diseñó diversos modelos de planeador desde 1804 en adelante; el primer planeador tripulado, el "Coachman Carrier" (que puede ser traducido literalmente como el transporte del conductor, ya que el primero que tripuló sus inventos fue el conductor de sus carros), tiene la atribución de haberse elevado en el año 1853. Voló unos 130 metros aproximadamente, a través de un valle en Brompton-by-Sawdon, cerca de Scarborough (ambos en el condado de Yorkshire, Inglaterra).
Pedro Paulet, científico nacido en la ciudad de Arequipa, Perú en el año de 1874, fue uno de los primeros en experimentar con cohetes a propulsión siendo considerado como el «Padre de los Cohetes Modernos» y por otros como el«Padre de la Aeronáutica Moderna». Elaboró planos de un «avión torpedo» por lo que es considerado como un adelantado para su época. Cuando se inventaron los motores de explosión interna, suficientemente pequeños como para poder propulsar con ellos un artefacto volador, se inició una carrera entre dos posibilidades de vuelo: los más ligeros que el aire (dirigibles) y los más pesados que el aire (aeroplanos).
Fuentes
- Stanzione, Kaydon Al (1989). «Engineering». Encyclopedia Britannica 18 (15 edición). Chicago. pp. 563-563.
- Aeronautical Engineering Handbook (en inglés)
- es.wikipedia.org
