Sistemas de la Industria Aeroespacial

Este elemento es una expansión del contenido de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre este tema. [aioseo_breadcrumbs] Nota: véase también sobre la industria aeroespacial y véase también la historia de la industria aeroespacial.

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Sistemas aeroespaciales secundarios y terciarios

La línea de productos secundarios de la industria aeroespacial comprende los numerosos subsistemas de a bordo que requieren los diseños de los distintos vehículos de vuelo. La propulsión y la aviónica son los dos sistemas secundarios más importantes. La línea de productos terciarios de la industria incluye los elementos terrestres necesarios para el soporte de los vehículos de vuelo.

Propulsión
Existen tres tipos básicos de sistemas de propulsión de vehículos de vuelo: los motores de pistón (o motores alternativos), los motores de turbina (motores de chorro real, turbohélice y turboeje) y los motores de cohete (véase avión: sistemas de propulsión; cohete).Entre las Líneas En el extremo inferior del espectro de prestaciones se encuentran los motores alternativos. Aunque durante la Segunda Guerra Mundial y los primeros años de la posguerra la industria desarrolló unidades con hasta 18 cilindros y capaces de generar 2.000 kilovatios (unos 2.700 caballos), las unidades modernas suelen tener de dos a seis cilindros y proporcionan entre 30 y 400 kilovatios (40 y 540 caballos).Entre las Líneas En el pasado también se fabricaron motores turbohélice más potentes, pero las necesidades actuales sólo requieren un rendimiento de entre 300 y 400 kilovatios (400-540 caballos). El mayor rango de rendimiento se da entre las centrales turbofán, con un factor cercano a 50 entre las menos y las más potentes.Entre las Líneas En la cúspide se encuentran los motores con un empuje de entre 160 y 400 kilonewtons (36.000-90.000 libras), utilizados en aviones de larga distancia como los Boeing 747 y 777 y los Airbus A330. Estos motores representan aproximadamente el 20% del coste total del avión.

Tres grandes fabricantes de motores aeroespaciales tienen líneas de productos que van desde las pequeñas centrales turbohélices hasta los turbofanes de mayor empuje: General Electric Aircraft Engines y Pratt & Whitney (filial de United Technologies) en Estados Unidos y Rolls-Royce en Gran Bretaña. Varias empresas más pequeñas fabrican turbofanes de tamaño pequeño y mediano, así como motores turbohélice y turboeje. Algunos ejemplos son SNECMA y Turboméca en Francia; la filial de DaimlerChrysler MTU Aero Engines en Alemania; Volvo Flygmotor en Suecia; FiatAvio en Italia; Aero Engine Corporation en Japón; Williams International, Rolls-Royce Allison, Textron Lycoming y Honeywell en Estados Unidos; y Pratt & Whitney Canadá. Los fabricantes más importantes de la antigua Unión Soviética son Klimov, Kuznetsov, Aviadvigatel y Saturn.

Los motores cohete se utilizan como centrales eléctricas para misiles guiados y vehículos de lanzamiento espacial y para maniobrar y mantener la posición de las naves espaciales. Debido a la necesidad de un almacenamiento prolongado, la gran mayoría de los misiles se alimentan con sistemas de combustible sólido. Estos sistemas tienen la desventaja de que su empuje por cantidad de combustible consumido es relativamente bajo y de que, una vez encendidos, no se pueden apagar.Entre las Líneas En consecuencia, la mayoría de los vehículos de lanzamiento espacial que requieren control y arranques múltiples emplean sistemas de propulsión líquida como motores principales para las etapas primarias, pero utilizan grandes cohetes de combustible sólido como auxiliares de la etapa de impulso para obtener un empuje adicional en la fase inicial del lanzamiento. Entre las empresas estadounidenses que se dedican a la producción de motores de cohetes se encuentran Rocketdyne, filial de Boeing, Thiokol, Kaiser Marquardt y Aerojet General.Entre las Líneas En Europa predomina SEP, una división de SNECMA. Los sistemas rusos son producidos por Energomash y Kuznetsov.

Al principio sólo se utilizaban sistemas de combustible líquido de bajo empuje para la propulsión a bordo de las naves espaciales. A partir de la década de 1990, también se utilizaron pequeños y sencillos sistemas de propulsión eléctrica, o motores iónicos. Los motores iónicos dan una carga eléctrica positiva a los átomos o moléculas y luego aceleran los iones resultantes a gran velocidad para producir empuje. Boeing Satellite Systems (antes parte de Hughes Electronics) fabrica el sistema de propulsión de iones de xenón (XIPS) para sus propios satélites y las naves de la NASA.Entre las Líneas En Europa, los proveedores son EADS y la empresa holandesa Fokker Space.

Aviónica
La aviónica incluye todos los instrumentos, sensores y equipos electrónicos, así como los sistemas eléctricos que los conectan entre sí y con los sistemas de control de los vehículos aeroespaciales. Abarca los equipos funcionales de guiado, navegación y comunicaciones. Un transporte aéreo moderno puede contener más de 1.000 sensores y “cajas negras”. Estas últimas son carcasas de metal o plástico en las que se agrupan componentes electrónicos y eléctricos para realizar funciones específicas. (Se diferencian de los registradores de vuelo, también llamados cajas negras, que registran el rendimiento y el estado de un avión en vuelo).Entre las Líneas En el caso de los aviones militares avanzados, la aviónica representa hasta el 35% del coste total; cuando se incluyen los radares y otros complementos de los sistemas electrónicos y electroópticos, el valor puede superar el 50%.Entre las Líneas En el caso de algunas naves espaciales, el equipo equivalente puede alcanzar el 70% del coste. Los principales fabricantes de sistemas de aviónica son Rockwell Collins, Honeywell y Litton en Estados Unidos y Thales Avionics en Francia.

Otros sistemas secundarios
Los vehículos aeroespaciales modernos pueden tener docenas de subsistemas separados además de la propulsión y la aviónica. El número de productos individuales es demasiado largo incluso para un listado de catálogo, pero una muestra de productos importantes ilustra la amplitud de la línea de productos secundarios.

Los sistemas secundarios de las aeronaves se reflejan en una amplia infraestructura industrial, con productos que se dividen en gran medida en cuatro categorías: (1) estructurales y mecánicos, (2) de propulsión y relacionados con la energía, (3) de control ambiental, y (4) de comunicaciones y navegación. La primera categoría abarca los controles y actuadores aerodinámicos (sistemas mecánicos o fly-by-wire), las puertas, las góndolas de los motores y los carenados de los pilones, las superficies de control y los sistemas de engranaje de despegue y aterrizaje (incluyendo la dirección de la rueda de nariz, los frenos, los amortiguadores y los neumáticos). La segunda categoría abarca las hélices, los inversores de empuje, los depósitos de combustible y los sistemas de gestión del combustible, los arrancadores de los motores, las unidades de energía auxiliar, los generadores neumáticos y los sistemas eléctricos. La tercera categoría incluye los equipos de presurización y aire acondicionado, los sistemas de detección de hielo y antihielo, los sistemas de instrumentación electrónica de vuelo, los sistemas de indicación del motor y de alerta a la tripulación, los instrumentos convencionales de la cabina y los pilotos automáticos y directores de vuelo. La cuarta categoría abarca los sistemas de comunicación, los equipos de navegación (incluidos los sistemas de radio, ópticos, electrónicos y de referencia inercial; los sistemas de aterrizaje por instrumentos; los receptores de los sistemas de posicionamiento global por satélite; los sistemas de alerta de tráfico y de prevención de colisiones; y las pantallas de visualización), y los registradores de voz y datos de vuelo de la cabina.

Detalles

Los aviones comerciales añaden cocinas y aseos, sistemas de entretenimiento y anuncios a bordo, toboganes y balsas de emergencia y otros equipos para la comodidad y seguridad de los pasajeros. Los subsistemas especiales de los aviones militares incluyen asientos eyectables y cabinas separables, radares multimodo, armamento, estaciones de almacenamiento para armas externas, sistemas de contramedidas electrónicas para confundir las defensas del enemigo, ganchos de detención para el aterrizaje en portaaviones, paracaídas de frenado, sistemas de identificación de amigos o enemigos (IFF) y dispositivos fotográficos, de imágenes infrarrojas y otros dispositivos sensoriales para la recopilación de información, junto con equipos de procesamiento de inteligencia a bordo.

Los productos secundarios de los misiles y las lanzaderas espaciales incluyen los numerosos sensores y mecanismos de control asociados a sus funciones de guiado y adquisición de objetivos, pequeños motores de cohetes y elementos de armamento (en el caso de los misiles). Sin embargo, tanto para los misiles como para las lanzaderas, la aviónica relacionada con la navegación y el control representa los elementos de mayor valor.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Algunos ejemplos de productos secundarios de las naves espaciales son las fuentes de energía -como los paneles solares, las baterías y las pilas de combustible- y los dispositivos fotográficos, de radar, de infrarrojos y otros tipos de dispositivos sensoriales para la recopilación de información militar y para uso civil, como la meteorología y la teledetección de la Tierra. Además, para las naves espaciales tripuladas existen radares especiales para el acoplamiento en el espacio o el aterrizaje; sistemas de control ambiental; instrumentación y pantallas de cabina; trajes espaciales; y cocinas, dispensadores de agua y sistemas de gestión de residuos diseñados para funcionar en condiciones de microgravedad.

Muchas de las empresas implicadas fabrican líneas de productos aeroespaciales que son variantes de sus productos para otras industrias. Un ejemplo es Goodyear Tire & Rubber, que suministra neumáticos para aviones y vehículos terrestres. Otras empresas de productos secundarios fueron en su momento fabricantes de sistemas primarios, como los motores. Por ejemplo, la empresa francesa Messier-Dowty (filial de SNECMA) y la estadounidense Goodrich, que fueron fabricantes de motores pequeños antes de convertirse en importantes proveedores de trenes de aterrizaje.

Sistemas terciarios
Uno de los principales grupos de productos de apoyo en tierra son los dispositivos de simulación: sistemas utilizados para el entrenamiento de las tripulaciones de aviones y naves espaciales y para los procesos de investigación y desarrollo. Los simuladores construidos en mayor cantidad son principalmente para aviones de transporte civil y cazas militares y se utilizan para formar a los pilotos en el manejo de aviones específicos y en situaciones de emergencia (véase simulador de vuelo). Existen dos clases básicas: los simuladores de vuelo completos (FFS) y los dispositivos de entrenamiento de vuelo (FTD). Los FFS son máquinas complejas que constan de una cabina, un sistema de movimiento y un sistema visual controlados por ordenadores de alta velocidad. Algunos modelos proporcionan tal realismo que los pilotos pueden hacer la transición a un nuevo modelo de avión únicamente mediante la formación en el simulador, un proceso denominado conversión a tiempo de vuelo cero. Los FTD, mucho más sencillos, también conocidos como simuladores de tareas parciales, se utilizan para formar a los miembros de la tripulación en aspectos específicos de las operaciones de vuelo, por ejemplo, el uso de los equipos de comunicaciones. El mercado de los simuladores de vuelo para aviones de pasajeros está atendido esencialmente por la empresa canadiense CAE Inc.; Thales Training & Simulation Ltd., filial de la empresa francesa Thales Group; y la empresa estadounidense FlightSafety International. Las mismas empresas producen simuladores militares.

Otro grupo importante de productos aeroespaciales terciarios son los radares y antenas terrestres con sus sistemas de procesamiento de datos asociados. Estos equipos se emplean para el control del tráfico aéreo, la detección y el seguimiento de vehículos de vuelo potencialmente hostiles, el mando a distancia del guiado de misiles, el guiado de interceptación de aviones de defensa aérea y el seguimiento de naves espaciales. Los sistemas de control del tráfico aéreo son producidos por empresas como IBM, Boeing y Lockheed Martin en Estados Unidos y GE Ferranti y Thales ATM en Europa. Harris Corporation y Raytheon, entre otras, aportan equipos de radar y procesamiento de datos en tierra. Un tercer grupo importante de productos terciarios comprende los equipos de control automático para aviones complejos, vehículos espaciales y misiles.

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