Proceso de Elaboración de un Ala hecha de Poliestireno para un Avión RC

    Las alas son la fuente principal de sustentación de los aviones. Es por lo tanto fundamental que se cuide con especial esmero y calidad su construcción para obtener  buenos rendimientos. La primera condición que deben cumplir, es la de poseer la suficiente rigidez estructural para poder resistir la tensión de la recubierta una vez ensamblada y los posibles golpes en aterrizajes violentos.

       Para obtener esta rigidez hay que tener en cuenta diversos factores: sección y dureza de los larguerillos a emplear, y correcta distribución de los mismos. Las alas más simples pueden ser construidas con un solo larguero en la parte superior o inferior de las costillas, además, del borde de ataque y el de fuga.

    Actualmente los constructores prefieren en general construir las alas con varios largueros, 4 ó 6 o hasta 8 distribuidos por mitades en el extradós y el intradós de las costillas. Las medidas de estos largueros varían según los tipos de alas y  el gusto del constructor. Los que prefieren este tipo de construcción declaran que se obtiene una alta relación de resistencia sobre peso, es decir, que con menor cantidad de material distribuido en varios largueros se obtiene la misma rigidez que con mayor cantidad de material concentrado en uno o dos largueros más gruesos. Además, los numerosos largueros impiden que la recubierta o chapa se hunda entre las costillas, resultando esto en un mejor perfil a lo largo de toda el ala.

Manual de Elaboración De un Ala en Poliestireno Expandido (anime)

   Para la fabricación de un ala basada en el poliestireno, es imprescindible contar con un cortador térmico. Este instrumento tiene la particularidad de seccionar el material mediante cauterización y no por corte estándar. Esto sucede debido a que por experiencias previas, se corroboró que el corte es más efectivo de esta manera. Si se intenta realizar el corte de otra forma, el ala seguramente quedará muy irregular. A continuación, se explicará la elaboración del cortador térmico de poliestireno:

Fabricación del cortador térmico de Poliestireno Expandido (anime)

Materiales: palos de madera, 4 tornillos tirafondo, un alambre de micrón o alambre ferroníquel de 0.3mm o una cuerda de guitarra eléctrica lisa número 3, cable de regleta, batería de carro o fuente de poder de computadora.

1. Se usan tres tubos de madera como lo pueden ser escobas o trozos rectangulares como vigas. Se colocan de tal manera que formen una “H”  quedando uno de forma horizontal y los otros dos de manera vertical.

   Siendo el tamaño del tubo o viga del medio un poco más grande (al menos 10cm) que la envergadura del ala o al menos que el tamaño de la sección a cortar.

Vista frontal del cortador de poliestireno

2. La disposición de los palos de escoba se asemeja a una H. A continuación, se fijan las vigas con dos tornillos tirafondo de manera que tengan movilidad los dos que están en disposición vertical para así tensar el alambre, ya que el cable al calentarse se expande.

Vista de los tornillos que fijan ambos vigas

3. En los extremos superiores de las vigas verticales se colocan dos ganchos en los cuales se va a unir el alambre.

Vista de los ganchos en los cuales se sujeta el alambre

4. El alambre será sujetado por ambos extremos mediante ganchos los cuales le mantendrán tenso. De igual manera, la movilidad de los palos verticales ayudara a generar mayor tensión en el cable.

5. Luego, el cable (puede ser de una extensión) se unirá a los ganchos que están en los extremos superiores de los palos verticales, en donde también se encuentra el alambre.

Cable unido al gancho que sujeta el alambre

6. Después, se conectan los otros extremos de los cables a una batería o una fuente de computadora para así provocar que los cables se caliente producto de la corriente eléctrica.

7. Es de su preferencia si el cortador es estático o móvil.

   Una vez hecho esto se puede proceder a la construcción del ala.

Fabricación del ala

1) Consideraciones de la geometría del Ala:

   Dependiendo de los materiales con los que se cuente, la primera decisión a tomar es la de realizar el ala en una sola pieza o en distintas piezas. Para esto, se debe tomar en cuenta las dimensiones que el cortador de poliestireno posee. Si se cuenta con un cortador de poliestireno del mismo tamaño de la envergadura, no ocurre ningún problema. En caso de lo contrario, se recomienda cortar una primera sección principal en la cual su mayor parte irá en el fuselaje, y en base a la envergadura restante por cortar, se puede realizar las demás secciones que luego se añadirán a la principal.

2) Perfiles Aerodinámicos:

   Se necesita tener los perfiles aerodinámicos de guía que serán posicionados en el poliestireno para posteriormente realizar el corte, por tanto se hará lo siguiente:

a) Búsqueda e impresión del Perfil Aerodinámico:

   Para la búsqueda se recomienda usar un sinfín de bibliotecas de perfiles. En la experiencia que se ha obtenido, se recomienda páginas como ser airfoiltools, la cual posee una amplia biblioteca de perfiles aerodinámicos. Además, esta página posee una opción en la que se puede graficar el perfil a escala introduciendo únicamente el valor de la cuerda.

Menú de inicio de Airfoiltools.com

Perfil aerodinámico utilizado para la elaboración del ala

   Para crear el perfil a escala, se utiliza la opción “send to Airfoil Plotter”

Ubicación de la opción “Send to Airfoil Plotter”

   Apareciendo la siguiente ventana con las características que el usuario deberá agregar, como la cuerda:

Características del perfil aerodinámico

   Al final de la ventana, se aprecia la palabra “Plot”. Haciendo clic allí, se obtiene finalmente el perfil a escala.

Perfil aerodinámico personalizado

    Por último, se le da clic en la opción “Open full size plan in new window” para que el perfil sea mostrado en una nueva ventana a tamaño escala.

Perfil aerodinámico a tamaño escala

b) Perfiles de guía al corte:

   Los perfiles se imprimirán en papel y por lo tanto, se doblarán mientras se realiza el corte del anime y tendrán otros inconvenientes por su falta de rigidez. Es por esto, que los perfiles impresos deben pegarse a otro material más rígido como lo puede ser el cartón o incluso la madera. Los perfiles en papel harán de guía para cortar el anime con la forma del perfil aerodinámico.

 Perfil aerodinámico guía realizado con cartón

c) Posición de los Perfiles aerodinámicos de guía en el anime:

   Para posicionar los perfiles si se trata de un ala recta, se deben colocar totalmente paralelos a cada extremo de la lámina de anime. Además, debe tenerse en cuenta que el centro aerodinámico del perfil coincida y no presente una flecha, es decir, que la línea recta que une a ambos centros aerodinámicos no tenga un ángulo. Añadido a lo anterior, es importante verificar que ambos perfiles posean el mismo ángulo de ataque. Estos perfiles se fijan mediante el uso de chinches de papelería en el borde de ataque y borde de fuga.

3) Corte

   Dependiendo del medio con el cual se vaya a calentar el alambre usado para el corte, se debe tener ciertas consideraciones. Si se emplea una batería de automóvil se debe tener precaución ya que es necesario desconectar y conectar  constantemente la batería, ya que si esta está conectada continuamente, el alambre se sobrecalentará y probablemente se romperá. Se utilice o no una batería de automóvil, se procederá con la siguiente metodología:

 A) Se calentará el alambre (hay que asegurarse de que se encuentre bien tensado).

B)  Una vez caliente, se debe tensar nuevamente el alambre, esto ocurre debido a que por efecto del calor este tiende a alongarse. Si se realiza el corte de esta manera, el ala quedará con hendiduras.

C) Si la configuración del cortador es móvil, alguien debe sujetar el poliestireno. Es recomendable que se sostenga entre 2 personas, mientras una tercera mueve la cortadora cortando uniformemente.

D)  En caso que el cortador sea estático, una persona debe tomar la placa de poliestireno y pasarla de manera uniforme a través del cortador. Es recomendable nuevamente es que sean dos individuos los que se dediquen a esto, guiándose con el perfil cortado.

4) Unión del ala (En caso de ser seccionada)

   Esto se divide en dos fases más:

Materiales necesarios para unir los segmentos del ala

A)  Primeramente, se debe fijar a los extremos de cada corte una tira de papel con pega blanca.

B)   A un extremo de cada sección se le agregan palillos de pinchos (siempre el mismo extremo), exceptuando la última sección en los extremos del ala.

Segmento del ala lista para ser unida a otro segmento

C)  Se les agregará pega blanca a los extremos que ya tienen el papel adherido, y se conectan los extremos de las secciones. Estas conexiones son fuertes por la combinación de los palillos atravesando las distintas secciones y la pega uniendo además las caras.

Todos los segmentos del ala ya unidos

5) Refuerzo del Ala antes de posicionar el Larguero

   Para reforzar el material del ala (anime) se debe pasar una capa fina de pegamento blanco por toda el ala, a fin de aumentar la rigidez de esta.

6) Reducción de Peso al Ala (OPCIONAL)

Ejemplo de un ala a la cual se le aplicó una reducción de peso

   Este es paso opcional (pero recomendado) ya que si no se hace de la manera correcta, puede llegar a alterar las características aerodinámicas del ala.  De no ser necesaria una reducción de peso, simplemente se puede obviar este paso.

A)  Se deben dibujar líneas de referencia en el ala, dejando costillas de al menos 5 cm de grosor. Se debe también mantener un grosor considerable para el borde de ataque y de salida.

B)  La distancia entre estas costillas deben ser relativamente cortas con respecto al ala, no mayores a 15 cm.

C) Una vez todo marcado, mediante un cuchillo caliente, se puede eliminar el material marcado a fin de quitar peso.

7) Larguero principal en el Ala

   Una forma de probar la resistencia del larguero y de tener un punto de partida (no es una selección definitiva) es la siguiente:

8) Inserción del Larguero en el Ala

   En primera instancia, se podría creer que simplemente se debería penetrar el ala poco a poco de manera delicada hasta atravesarla toda y posicionar así el larguero. Sin embargo, esto es realmente difícil, impreciso y con una alta probabilidad de terminar dañando el ala. Debido a ello, se recomienda lo siguiente:

A)  Una vez seleccionada la posición en la que deberá ir dicho larguero, se deberá marcar con un marcador la línea recta por la que pasará el larguero en el extradós.

B) Se tomará algún objeto metálico (preferiblemente un cuchillo) y se calentará (preferiblemente con una hornilla de cocina), para así abrir un agujero en la línea marcada el cual deberá tener las dimensiones del larguero, de tal manera que no quede desajustado.

-C) El larguero antes de ser introducido, debe ser recubierto con papel adherido con pega blanca.

D)  Se debe pasar una capa de pegamento blanco en el agujero abierto.

E)  Se procederá a introducir el larguero aplicándole cierta presión.

F)  Se debe verificar que la profundidad sea lo suficientemente honda, pero tampoco tanto para que de no afecte al perfil aerodinámico.

9) Recubierta o Piel de la Aeronave:

   Para recubrir el ala, se pueden usar distintos materiales como emboplas, cinta o papel contac. Primeramente, se cubrirá el ala de tip a tip, tensando el material mientras se va recubriendo para evitar que se creen burbujas o se hagan protuberancias, de tal manera que no afecte las características  aerodinámicas del ala. A su vez, se va pasando por encima de la piel el secador para que el material se estire y tenga más adherencia al anime.

   Si se optó por eliminar peso del ala, las secciones abiertas se les deben recubrir con cartulina, hojas blancas o materiales de carpetas. Luego, se deberá pasar la cinta o el material a usar para que en este punto el ala no pierda su forma.

Planos del ala realizada 

Vista lateral del ala realizada

Vista isométrica del ala realizada