CapÃtulo 1 : Ingeniería aeroespacial
La ingeniería aeroespacial es el principal subcampo de la ingeniería que se centra en el diseño y desarrollo de naves espaciales y aviones. La ingeniería aeronáutica y la ingeniería astronáutica son los dos subcampos principales que se superponen entre sí. El campo de la ingeniería de aviónica es comparable a la ingeniería aeroespacial, pero se centra en los aspectos electrónicos del campo.
Anteriormente se la denominaba "ingeniería aeronáutica" cuando se estableció por primera vez. La frase más general "ingeniería aeroespacial" ha comenzado a utilizarse como resultado del desarrollo de la tecnología de vuelo que ahora incluye vehículos que son capaces de funcionar en el espacio ultraterrestre. "Ciencia espacial" es un término que se usa con frecuencia en una conversación educada para referirse al campo de la ingeniería aeroespacial, específicamente a la rama de la astronáutica.
Los componentes de los vehículos de vuelo se someten a condiciones exigentes, como las inducidas por las variaciones de la presión atmosférica y la temperatura, y se imponen cargas estructurales a los componentes del vehículo. Como consecuencia de esto, suelen ser el resultado de esfuerzos tecnológicos y de ingeniería multidisciplinarios, como la aerodinámica, la propulsión aérea, la aviónica, la ciencia de los materiales, el análisis estructural y la fabricación. El área de estudio conocida como ingeniería aeroespacial se ocupa de la relación entre estas tecnologías. El campo de la ingeniería aeronáutica se lleva a cabo por equipos de ingenieros, cada uno de los cuales tiene su propia área específica de conocimiento. Esto se debe a la complejidad inherente del campo, así como a las diversas disciplinas que están involucradas.
Aunque el trabajo de Sir George Cayley se remonta a la última década del siglo XVIII hasta mediados del siglo XIX, los cimientos de la ingeniería aeronáutica se remontan a los pioneros de la aviación que vivieron a finales del siglo XIX y principios del siglo XX. Además de ser un pionero en el campo de la ingeniería aeronáutica, Cayley es considerado como una de las personas más influyentes en la historia de la aeronáutica. Es reconocido por ser la primera persona en distinguir entre las fuerzas de sustentación y resistencia, que están presentes en cualquier vehículo de vuelo atmosférico.
La comprensión temprana de la ingeniería aeronáutica se basó principalmente en evidencia empírica, con ciertos conceptos y habilidades importados de otras áreas del desarrollo de la ingeniería. Durante el siglo XVIII, los científicos tenían una mejor comprensión de ciertos conceptos fundamentales, como la dinámica de fluidos.
En un lapso de doce segundos, los hermanos Wright pudieron completar con éxito el primer vuelo sostenido de un avión propulsado más pesado que el aire. Este vuelo tuvo lugar en diciembre de 1903. A través del diseño de aviones militares para la Primera Guerra Mundial, la década de 1910 fue testigo del desarrollo de los principios de la ingeniería aeronáutica.
En 1914, los Estados Unidos de América concedieron a Robert Goddard dos patentes para cohetes que utilizaban combustible sólido, combustible líquido, numerosas cargas propulsoras y diseños de varias etapas. En el futuro, esto allanaría el camino para su uso en sistemas de propulsión de múltiples etapas para su uso en el espacio ultraterrestre.
La primera administración de investigación aeronáutica fue fundada por el Congreso de los Estados Unidos el 3 de marzo de 1915. En ese momento, era una organización llamada Comité Asesor Nacional de Aeronáutica, o NACA para abreviar. Inicialmente, fue la primera organización en obtener fondos del gobierno para ayudar a la investigación de la aviación. Cuando se estableció por primera vez, se suponía que el Laboratorio Aeronáutico de Langley serviría como una junta asesora; Sin embargo, en 1920, se convirtió en el primer centro de investigación y pruebas patrocinado por la organización.
Entre la Primera y la Segunda Guerra Mundial se lograron avances significativos en este campo, que se aceleraron con la introducción de la tecnología de aviación civil convencional. El Curtiss JN 4, el Farman F.60 Goliath y el Fokker Trimotor son algunos de los aviones notables que se produjeron durante este período de tiempo. El Mitsubishi A6M Zero, el Supermarine Spitfire y el Messerschmitt Bf 109, que se fabricaron en Japón, el Reino Unido y Alemania, respectivamente, son ejemplos de aviones militares notables que se produjeron durante este período de tiempo. El Messerschmitt Me 262, que entró en servicio en 1944, fue el primer avión operativo propulsado por un motor a reacción. Este fue un acontecimiento importante porque ocurrió hacia el final de la Segunda Guerra Mundial.
En febrero de 1958 se publicó la primera definición de ingeniería aeroespacial. Esta definición consideraba que la atmósfera de la Tierra y el espacio exterior eran un reino unificado. Como resultado, abarcó tanto a los aviones (aero) como a las naves espaciales (espacio) bajo el término aeroespacial recién creado.
Los ingenieros aeroespaciales estadounidenses lanzaron el primer satélite estadounidense el 31 de enero de 1958, en reacción al lanzamiento del primer satélite en órbita por parte de la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957. Este fue el primer satélite lanzado por los Estados Unidos. Tras los catastróficos acontecimientos ocurridos con el Sputnik en 1958, se creó la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio. La misión Apolo 11, que fue el primer viaje espacial tripulado a la Luna, tuvo lugar en el año 1969. Tres hombres pudieron entrar en órbita alrededor de la Luna durante esta misión, y dos de ellos, Neil Armstrong y Buzz Aldrin, viajaron a la superficie de la Luna. Cuando Armstrong y Aldrin regresaron de su misión, el tercer astronauta, Michael Collins, permaneció en órbita para poder reunirse con ellos.
El 30 de enero de 1970, el Boeing 747 realizó su primer vuelo comercial de Nueva York a Londres. Este evento simbolizó una innovación significativa en la industria de la aviación. Debido a su capacidad para transportar hasta 480 pasajeros, este avión se hizo conocido como el "Jumbo Jet" o la "Ballena". Fue pionera en la industria de la aviación.
El Concorde, el primer avión supersónico de pasajeros del mundo, se desarrolló con éxito en 1976, marcando otro gran desarrollo en la industria de la aviación. Fue el 29 de noviembre de 1962 cuando franceses y británicos llegaron a un acuerdo sobre el desarrollo de este avión.
El avión de carga Antonov An-225 Mriya realizó su viaje inaugural el 21 de diciembre de 1988. Fue el primer vuelo de este tipo. El avión es el que ostenta los récords de ser el avión más pesado del mundo, la carga más pesada transportada por aire y la carga transportada por aire más larga de cualquier avión que esté actualmente en servicio activo.
El primer vuelo comercial del Airbus A380 tuvo lugar el 25 de octubre de 2007, y fue un viaje desde Singapur a Sydney dentro de Australia. Este avión fue el primer avión de pasajeros en superar al Boeing 747 en términos de capacidad de pasajeros, con un máximo de 853 pasajeros en capacidad de embarcar. El A380 realizó su primer vuelo de prueba en abril de 2005, a pesar de que el desarrollo de este avión, que estaba destinado a ser un competidor del 747, comenzó en 1988.
Estos son algunos de los componentes que componen la ingeniería aeroespacial:
Es el campo de la física teórica el que sirve de base para la mayoría de estos componentes, como la dinámica de fluidos para la aerodinámica y las ecuaciones de movimiento para la dinámica de vuelo. También hay una cantidad significativa de evidencia empírica. A lo largo de la historia, este componente empírico se obtuvo a partir de la experimentación de prototipos y modelos a escala, que podían tener lugar en túneles de viento o al aire libre. Más recientemente, los avances en computación han hecho posible utilizar la dinámica de fluidos computacional para imitar el comportamiento del fluido. Esto ha resultado en una reducción en la cantidad de tiempo y dinero gastado en la experimentación en el túnel de viento. Los títulos universitarios en ingeniería aeronáutica suelen ser obtenidos por estudiantes que se especializan en hidrodinámica o educación hidroacústica.
Además, la ingeniería aeroespacial se ocupa de la integración de todos los componentes que componen un vehículo aeroespacial (subsistemas como la energía, los rodamientos aeroespaciales, las comunicaciones, el control térmico, el sistema de soporte vital, etc.), así como del ciclo de vida del vehículo (diseño, temperatura, presión, radiación, velocidad y vida útil).
Hay una serie de universidades que ofrecen programas de ingeniería aeroespacial en los niveles de diploma avanzado, licenciatura, maestría y doctorado. Estos programas se ofrecen en los departamentos de ingeniería mecánica en algunas instituciones y en los departamentos de ingeniería aeroespacial en otras. Hay algunos departamentos que ofrecen títulos en ingeniería astronáutica con concentración en el espacio. Son varios los establecimientos que distinguen entre la ingeniería astronáutica y la ingeniería aeronáutica. Hay programas de posgrado disponibles en campos avanzados o especializados para aquellos que trabajan en el sector aeroespacial.
Los estudiantes que estén interesados en obtener un título en ingeniería aeronáutica deben tener una base sólida en matemáticas, química y varias ramas de la física y la informática.
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