Aeroespacial

Aeroespacial es un término utilizado para referirse colectivamente a la atmósfera y al espacio exterior . La actividad aeroespacial es muy diversa, con una multitud de aplicaciones comerciales, industriales y militares. La ingeniería aeroespacial está compuesta por la aeronáutica y la astronáutica . Las organizaciones aeroespaciales investigan, diseñan, fabrican, operan, mantienen y reparan tanto aeronaves como naves espaciales . ^[1]

Se propone que el comienzo del espacio y el final del aire están a 100 km (62 mi) sobre el suelo según la explicación física de que la densidad del aire es demasiado baja para que un cuerpo sustentador genere una fuerza de sustentación significativa sin exceder la velocidad orbital. ^[2]

En la mayoría de los países industriales, la industria aeroespacial es una cooperación de los sectores público y privado. Por ejemplo, varios estados tienen un programa espacial civil financiado por el gobierno , como la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio en los Estados Unidos, la Agencia Espacial Europea en Europa, la Agencia Espacial Canadiense en Canadá, la Organización de Investigación Espacial de la India en la India, la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón en Japón, la Corporación Estatal Roscosmos para Actividades Espaciales en Rusia, la Administración Nacional del Espacio de China en China, SUPARCO en Pakistán, la Agencia Espacial Iraní en Irán y el Instituto de Investigación Aeroespacial de Corea en Corea del Sur.

Junto con estos programas espaciales públicos, muchas empresas producen herramientas y componentes técnicos como naves espaciales y satélites . Algunas de las empresas conocidas que participan en programas espaciales son Boeing , Cobham , Airbus , SpaceX , Lockheed Martin , United Technologies , MDA y Northrop Grumman . Estas empresas también participan en otras áreas de la industria aeroespacial, como la construcción de aeronaves.

La aeronáutica moderna comenzó con el ingeniero George Cayley en 1799. Cayley propuso un avión con un "ala fija y una cola horizontal y vertical", características que definen el avión moderno. ^[3]

El siglo XIX vio la creación de la Sociedad Aeronáutica de Gran Bretaña (1866), la Sociedad Americana de Cohetería y el Instituto de Ciencias Aeronáuticas , todos los cuales hicieron de la aeronáutica una disciplina científica más seria. ^[3] Aviadores como Otto Lilienthal , quien introdujo perfiles aerodinámicos combados en 1891, usaron planeadores para analizar fuerzas aerodinámicas . ^[3] Los hermanos Wright estaban interesados ​​​​en el trabajo de Lilienthal y leyeron varias de sus publicaciones. ^[3] También encontraron inspiración en Octave Chanute , un aviador y autor de Progress in Flying Machines (1894). ^[3] Fue el trabajo preliminar de Cayley, Lilienthal, Chanute y otros ingenieros aeroespaciales tempranos lo que provocó el primer vuelo sostenido con motor en Kitty Hawk, Carolina del Norte, el 17 de diciembre de 1903, por los hermanos Wright.

La guerra y la ciencia ficción inspiraron a científicos e ingenieros como Konstantin Tsiolkovsky y Wernher von Braun a lograr vuelos más allá de la atmósfera. La Segunda Guerra Mundial inspiró a Wernher von Braun a crear los cohetes V1 y V2.

El lanzamiento del Sputnik 1 en octubre de 1957 dio inicio a la era espacial y el 20 de julio de 1969, el Apolo 11 logró el primer aterrizaje tripulado en la Luna. ^[3] En abril de 1981, se lanzó el transbordador espacial Columbia , lo que marcó el comienzo del acceso regular tripulado al espacio orbital. Una presencia humana sostenida en el espacio orbital comenzó con la " Mir " en 1986 y continúa con la " Estación Espacial Internacional ". ^[3] La comercialización espacial y el turismo espacial son características más recientes de la industria aeroespacial.

La industria aeroespacial es una industria de alta tecnología que produce "aeronaves, misiles guiados, vehículos espaciales, motores de aeronaves, unidades de propulsión y piezas relacionadas". ^[4] La mayor parte de la industria está orientada al trabajo gubernamental. Para cada fabricante de equipos originales (OEM), el gobierno de los EE. UU. ha asignado un código de entidad comercial y gubernamental (CAGE) . Estos códigos ayudan a identificar a cada fabricante, instalaciones de reparación y otros proveedores críticos del mercado de repuestos en la industria aeroespacial.

En los Estados Unidos, el Departamento de Defensa y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) son los dos mayores consumidores de tecnología y productos aeroespaciales. Otros incluyen la enorme industria de las aerolíneas. La industria aeroespacial empleó a 472.000 trabajadores asalariados en 2006. ^[5] La mayoría de esos empleos estaban en el estado de Washington y en California, con Missouri , Nueva York y Texas también siendo importantes. Los principales fabricantes aeroespaciales en los EE. UU. son Boeing , United Technologies Corporation , SpaceX , Northrop Grumman y Lockheed Martin . A medida que los empleados estadounidenses talentosos envejecen y se jubilan, estos fabricantes enfrentan un creciente déficit de mano de obra. Para abastecer al sector industrial con nuevos trabajadores, programas de aprendizaje como el Consejo Conjunto de Aprendizaje Aeroespacial (AJAC) colaboran con colegios comunitarios y empresas aeroespaciales en el estado de Washington.

Las ubicaciones importantes de la industria aeroespacial civil en todo el mundo incluyen el estado de Washington ( Boeing ), California ( Boeing , Lockheed Martin , etc.) y Montreal, Quebec , Canadá ( Bombardier , Pratt & Whitney Canada ) en América del Norte ; Toulouse , Francia ( Airbus SE ) y Hamburgo , Alemania ( Airbus SE ) en Europa ; así como São José dos Campos , Brasil ( Embraer ), Querétaro , México (Bombardier Aerospace, General Electric Aviation) y Mexicali , México (United Technologies Corporation, Gulfstream Aerospace ) en América Latina .

En la Unión Europea, empresas aeroespaciales como Airbus SE , Safran , Thales , Dassault Aviation , Leonardo y Saab AB representan una gran parte de la industria aeroespacial mundial y del esfuerzo de investigación, siendo la Agencia Espacial Europea uno de los mayores consumidores de tecnología y productos aeroespaciales.

En la India, Bangalore es un importante centro de la industria aeroespacial, donde tienen su sede Hindustan Aeronautics Limited , los Laboratorios Aeroespaciales Nacionales y la Organización de Investigación Espacial de la India . La Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO) lanzó el primer orbitador lunar de la India, Chandrayaan-1 , en octubre de 2008.

En Rusia, las grandes empresas aeroespaciales como Oboronprom y la United Aircraft Building Corporation (que abarca Mikoyan , Sukhoi , Ilyushin , Tupolev , Yakovlev e Irkut , que incluye a Beriev ) se encuentran entre los principales actores globales de esta industria. La histórica Unión Soviética también fue el hogar de una importante industria aeroespacial.

El Reino Unido intentó mantener su propia gran industria aeroespacial, fabricando sus propios aviones de pasajeros y de guerra, pero ahora ha confiado su suerte en gran medida a los esfuerzos de cooperación con empresas continentales y se ha convertido también en un gran cliente de importaciones de países como Estados Unidos. Sin embargo, el Reino Unido tiene un sector aeroespacial muy activo, con importantes empresas como BAE Systems , que suministran aviones completamente ensamblados, componentes de aeronaves, subconjuntos y subsistemas a otros fabricantes, tanto en Europa como en todo el mundo.

Canadá ha fabricado anteriormente algunos de sus propios diseños de aviones de combate a reacción, etc. (por ejemplo, el caza CF-100 ), pero durante algunas décadas ha dependido de las importaciones de Estados Unidos y Europa para satisfacer estas necesidades. Sin embargo, Canadá todavía fabrica algunos aviones militares, aunque por lo general no son aptos para el combate. Otro ejemplo notable fue el desarrollo a fines de la década de 1950 del Avro Canada CF-105 Arrow , un caza-interceptor supersónico cuya cancelación en 1959 se consideró muy controvertida.

Francia ha seguido fabricando sus propios aviones de guerra para su fuerza aérea y su marina, y Suecia sigue fabricando sus propios aviones de guerra para la fuerza aérea sueca, especialmente en apoyo de su posición como país neutral (véase Saab AB ). Otros países europeos se unen para fabricar aviones de combate (como el Panavia Tornado y el Eurofighter Typhoon ) o bien los importan de Estados Unidos.

Pakistán tiene una industria de ingeniería aeroespacial en desarrollo. La Comisión Nacional de Ingeniería y Ciencia , los Laboratorios de Investigación Khan y el Complejo Aeronáutico de Pakistán se encuentran entre las principales organizaciones involucradas en la investigación y el desarrollo en este sector. Pakistán tiene la capacidad de diseñar y fabricar cohetes guiados, misiles y vehículos espaciales. La ciudad de Kamra es sede del Complejo Aeronáutico de Pakistán , que contiene varias fábricas. Esta instalación es responsable de la fabricación de los aviones MFI-17 , MFI-395 , K-8 y JF-17 Thunder . Pakistán también tiene la capacidad de diseñar y fabricar vehículos aéreos no tripulados tanto armados como desarmados .

En la República Popular China, Pekín , Xi'an , Chengdu , Shanghái , Shenyang y Nanchang son importantes centros de investigación y fabricación de la industria aeroespacial. China ha desarrollado una amplia capacidad para diseñar, probar y producir aviones militares, misiles y vehículos espaciales. A pesar de la cancelación en 1983 del Shanghai Y-10 experimental , China sigue desarrollando su industria aeroespacial civil.

La industria de las piezas de aeronaves nació de la venta de piezas de aeronaves usadas o de segunda mano del sector de fabricación aeroespacial. En Estados Unidos existe un proceso específico que los intermediarios o revendedores de piezas deben seguir. Esto incluye aprovechar un taller de reparación certificado para revisar y "etiquetar" una pieza. Esta certificación garantiza que una pieza fue reparada o revisada para cumplir con las especificaciones del OEM. Una vez que una pieza es revisada, su valor se determina a partir de la oferta y la demanda del mercado aeroespacial. Cuando una aerolínea tiene un avión en tierra , la pieza que la aerolínea necesita para que el avión vuelva a estar en servicio se vuelve invaluable. Esto puede impulsar el mercado de piezas específicas. Hay varios mercados en línea que ayudan con la venta de productos básicos de piezas de aeronaves.

En la industria aeroespacial y de defensa, se ha producido una gran consolidación a finales del siglo XX y principios del siglo XXI. Entre 1988 y 2011, se han anunciado más de 6.068 fusiones y adquisiciones con un valor total conocido de 678.000 millones de dólares estadounidenses en todo el mundo. ^[6] Las transacciones más importantes han sido:

• La adquisición de Rockwell Collins por parte de United Technologies Corporation por 30.000 millones de dólares en 2018
• La adquisición de Goodrich Corporation por parte de United Technologies Corporation por 16.200 millones de dólares en 2011 ^[7]
• La fusión de Allied Signal con Honeywell en un intercambio de acciones valorado en 15.600 millones de dólares en 1999 ^[8]
• La fusión de Boeing con McDonnell se valoró en 13.400 millones de dólares en 1996 ^[9]
• La adquisición de Marconi Electronic Systems , una subsidiaria de GEC, por parte de British Aerospace por 12,9 mil millones de dólares en 1999 ^[10] (ahora llamada: BAE Systems )
• La adquisición de Hughes Aircraft por Raytheon por 9.500 millones de dólares en 1997

En la industria aeroespacial se utilizan múltiples tecnologías e innovaciones , muchas de ellas iniciadas en torno a la Segunda Guerra Mundial : ^[11]

• Patentadas por Short Brothers , las alas plegables optimizan el almacenamiento en portaaviones: desde un simple plegado hasta el ala giratoria completa del V-22 , y el plegado de la punta del ala de 12 pies (3,7 m) del Boeing 777X para compatibilidad con aeropuertos.
• Para mejorar el rendimiento a baja velocidad, Handley Page modificó un de Havilland DH4 para convertirlo en un monoplano con dispositivos de alta sustentación : slats de borde de ataque de envergadura completa y flaps de borde de salida ; en 1924, se inventaron en los EE. UU. los flaps Fowler que se extienden hacia atrás y hacia abajo, y se usaron en el Lockheed Modelo 10 Electra, mientras que en 1943 se inventaron en Alemania los flaps Krueger de borde de ataque con bisagras hacia adelante , que luego se usaron en el Boeing 707 .
• El gran túnel de investigación de hélices de 1927 en NACA Langley confirmó que el tren de aterrizaje era una fuente importante de resistencia; en 1930, el Boeing Monomail presentó un tren retráctil.
• El remache al ras reemplazó al remache abovedado en la década de 1930 y las remachadoras neumáticas funcionan en combinación con una barra de reacción pesada ; sin depender de la deformación plástica, se desarrollaron remaches especializados para mejorar la vida útil por fatiga como sujetadores de corte como el Hi-Lok, pasadores roscados que se aprietan hasta que un collar se rompe con suficiente torque.
• El Queen Bee , que voló por primera vez en 1935, era un avión no tripulado objetivo controlado por radio derivado del Tiger Moth para entrenamiento Flak ; el Ryan Firebee era un avión no tripulado objetivo con propulsión a chorro desarrollado en vehículos aéreos no tripulados de reconocimiento de largo alcance: el Ryan Modelo 147 Fire Fly y el Lightning Bug; el IAI Scout y el Tadiran Mastiff israelíes lanzaron una línea de vehículos aéreos no tripulados de campo de batalla, incluido el IAI Searcher ; desarrollado a partir del UAV de larga duración General Atomics Gnat para la CIA, el MQ-1 Predator condujo al MQ-9 Reaper armado .
• Al final de la Primera Guerra Mundial, la potencia del motor de pistón se pudo aumentar comprimiendo el aire de admisión con un compresor, compensando también la disminución de la densidad del aire con la altitud, mejorada con los turbocompresores de la década de 1930 para el Boeing B-17 y los primeros aviones de pasajeros presurizados.
• El desastre del Hindenburg de 1937 puso fin a la era de los dirigibles de pasajeros , pero la Marina de los EE. UU. utilizó dirigibles para la guerra antisubmarina y la alerta temprana aérea hasta la década de 1960, mientras que los dirigibles pequeños continuaron utilizándose para publicidad aérea, vuelos turísticos, vigilancia e investigación, y el Airlander 10 o el Lockheed Martin LMH-1 continuaron desarrollándose.
• Como las aerolíneas estadounidenses estaban interesadas en los vuelos a gran altitud a mediados de la década de 1930, el Lockheed XC-35 con cabina presurizada se probó en 1937 y el Boeing 307 Stratoliner sería el primer avión de pasajeros presurizado en entrar en servicio comercial.
• En 1933, el plexiglás , un plástico acrílico transparente, se introdujo en Alemania y, poco antes de la Segunda Guerra Mundial, se utilizó por primera vez para los parabrisas de los aviones, ya que es más liviano que el vidrio y la cubierta de burbuja mejoraba la visibilidad de los pilotos de combate.
• En enero de 1930, el piloto e ingeniero de la Royal Air Force Frank Whittle presentó una patente para un motor de avión de turbina de gas con entrada, compresor, cámara de combustión, turbina y tobera, mientras que el investigador Hans von Ohain desarrolló un turborreactor independiente en Alemania; ambos motores funcionaron en cuestión de semanas a principios de 1937 y el avión experimental Heinkel He 178 propulsado por Heinkel HeS 3 realizó su primer vuelo el 27 de agosto de 1939, mientras que el prototipo Gloster E.28/39 propulsado por Whittle W.1 voló el 15 de mayo de 1941.
• En 1935, Gran Bretaña demostró la detección y medición de distancias por radio desde aeronaves y en 1940 la RAF introdujo los primeros radares aerotransportados VHF en los Bristol Blenheims , luego un radar de frecuencia de microondas de mayor resolución con un magnetrón de cavidad en los Bristol Beaufighters en 1941, y en 1959 el Hughes AIM-4 Falcon , un radar guiado por radar, se convirtió en el primer misil guiado estadounidense en el Convair F-106 .
• A principios de la década de 1940, los pilotos británicos de Hurricane y Spitfire usaban trajes anti-g para evitar la G-LOC debido a la acumulación de sangre en la parte inferior del cuerpo en situaciones de alta g ; los investigadores de Mayo Clinic desarrollaron vejigas llenas de aire para reemplazar las vejigas llenas de agua y en 1943 el ejército de los EE. UU. comenzó a usar trajes de presión de David Clark Company .
• El asiento eyectable moderno fue desarrollado durante la Segunda Guerra Mundial, un asiento sobre raíles eyectado por cohetes antes de desplegar un paracaídas, que podría haber sido mejorado por la USAF a finales de los años 1960 como un autogiro propulsado por turborreactor con 50 millas náuticas de alcance, el Kaman KSA-100 SAVER .
• En 1942, el maquinista John T. Parsons ideó el mecanizado por control numérico para cortar estructuras complejas a partir de bloques sólidos de aleación, en lugar de ensamblarlos, mejorando la calidad, reduciendo el peso y ahorrando tiempo y costos en la producción de mamparos o revestimientos de alas.
• En la Segunda Guerra Mundial, el V-2 alemán combinó giroscopios , un acelerómetro y una computadora primitiva para navegación inercial en tiempo real que permitía la navegación por estima sin referencia a puntos de referencia o estrellas guía, lo que dio lugar a IMU empaquetadas para naves espaciales y aviones.
• El avión supersónico británico Miles M.52 debía tener un postquemador , que aumentaba el empuje del turborreactor quemando combustible adicional en la tobera , pero fue cancelado en 1946.
• En 1935, el aerodinamista alemán Adolf Busemann propuso utilizar alas en flecha para reducir la resistencia a alta velocidad y el prototipo del caza Messerschmitt P.1101 estaba completo en un 80% al final de la Segunda Guerra Mundial; el posterior North American F-86 estadounidense y el Boeing B-47 volaron en 1947, como el MiG-15 soviético , y el de Havilland Comet británico en 1949.
• En 1951, el Avro Jetliner incorporó un sistema de protección contra el hielo de Goodyear mediante resistencias electrotérmicas en los bordes de ataque de las alas y la cola; los aviones a reacción utilizan aire caliente purgado del motor y los aviones más ligeros utilizan botas antihielo neumáticas o líquido antihielo que gotea en las hélices, los bordes de ataque de las alas y la cola.
• En 1954, Bell Labs desarrolló la primera computadora digital aerotransportada transistorizada, Tradic, para el Boeing B-52 estadounidense y en la década de 1960 Raytheon construyó la Computadora de Guía Apollo desarrollada en el MIT ; el bus digital de aviónica MIL-STD-1553 se definió en 1973 y luego se utilizó por primera vez en el General Dynamics F-16 , mientras que el ARINC 429 civil se utilizó por primera vez en el Boeing 757 / B767 y el Airbus A310 a principios de la década de 1980.
• Después de la Segunda Guerra Mundial, el promotor inicial de la energía fotovoltaica para naves espaciales, Hans K. Ziegler , fue traído a los EE. UU. bajo la Operación Paperclip junto con Wernher von Braun y Vanguard 1 fue su primera aplicación en 1958, mejorada más tarde en estructuras desplegables en el espacio como los paneles solares de la Estación Espacial Internacional de 0,33 hectáreas (0,82 acres).
• Para abordar un avión de pasajeros , las pasarelas son más accesibles, cómodas y eficientes que subir las escaleras.
• En la década de 1950, para mejorar el empuje y la eficiencia del combustible , el flujo de aire del motor a reacción se dividió en una corriente central y una corriente de derivación con una velocidad más baja para una mejor eficiencia propulsiva: el primero fue el Rolls-Royce Conway con un BPR de 0,3 en el Boeing 707 en 1960, seguido por el Pratt & Whitney JT3D con un BPR de 1,5 y, derivado del J79 , el General Electric CJ805 impulsó el Convair 990 con un consumo de combustible de crucero un 28% menor; la relación de derivación mejoró al Rolls-Royce Trent XWB de 9,3 BPR, el GE9X de 10:1 BPR y el Pratt & Whitney GTF con núcleos de alta relación de presión.

La seguridad funcional se refiere a una parte de la seguridad general de un sistema o equipo. Implica que el sistema o equipo puede funcionar correctamente y sin causar ningún peligro, riesgo, daño o lesión.

La seguridad funcional es un aspecto fundamental en la industria aeroespacial, que no admite concesiones ni negligencias. En este sentido, los organismos de control, como la Agencia Europea de Seguridad Aérea (EASA), ^[12] regulan el mercado aeroespacial con estrictas normas de certificación. Con ello se pretende alcanzar y garantizar el máximo nivel de seguridad posible. Las normas AS 9100 en América, EN 9100 en el mercado europeo o JISQ 9100 en Asia se dirigen especialmente a la industria aeroespacial y de la aviación. Se trata de normas que se aplican a la seguridad funcional de los vehículos aeroespaciales. Por ello, algunas empresas están especializadas en la certificación, inspección, verificación y prueba de los vehículos y las piezas de repuesto para garantizar y certificar el cumplimiento de las normativas pertinentes.

Los spin-offs se refieren a cualquier tecnología que sea un resultado directo de la codificación o productos creados por la NASA y rediseñados para un propósito alternativo. ^[13] Estos avances tecnológicos son uno de los principales resultados de la industria aeroespacial, con $5.2 mil millones de ingresos generados por la tecnología derivada, incluyendo computadoras y dispositivos celulares. ^[13] Estos spin-offs tienen aplicaciones en una variedad de campos diferentes, incluyendo medicina, transporte, energía, bienes de consumo, seguridad pública y más. ^[13] La NASA publica un informe anual llamado "Spinoffs", sobre muchos de los productos específicos y beneficios para las áreas mencionadas anteriormente en un esfuerzo por destacar algunas de las formas en que se utiliza la financiación. ^[14] Por ejemplo, en la edición más reciente de esta publicación, "Spinoffs 2015", los endoscopios se presentan como una de las derivaciones médicas del logro aeroespacial. ^[13] Este dispositivo permite una neurocirugía más precisa y posteriormente rentable al reducir las complicaciones a través de un procedimiento mínimamente invasivo que abrevia la hospitalización. ^[13] "Estas tecnologías de la NASA no sólo están dando a las empresas y empresarios una ventaja competitiva en sus propias industrias, sino que también están ayudando a dar forma a industrias emergentes, como los módulos de aterrizaje lunares comerciales ", dijo Daniel Lockney. ^[15]

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• Wikcionario: Términos de aviación, aeroespacial y aeronáutico

• Blockley, Richard y Wei Shyy. Enciclopedia de ingeniería aeroespacial (Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica, Inc., 2010).
• Brunton, Steven L., et al. "Ingeniería aeroespacial basada en datos: replanteando la industria con el aprendizaje automático". AIAA Journal. 59.8 (2021): 2820-2847. en línea

• Davis, Jeffrey R., Robert Johnson y Jan Stepanek, eds. Fundamentos de la medicina aeroespacial (Lippincott Williams & Wilkins, 2008) en línea.

• Mouritz, Adrian P. Introducción a los materiales aeroespaciales (Elsevier, 2012) en línea.

• Petrescu, Relly Victoria, et al. "Propulsiones modernas para la industria aeroespacial: una revisión". Journal of Aircraft and Spacecraft Technology 1.1 (2017).

• Phero, Graham C. y Kessler Sterne. “La revolución aeroespacial: desarrollo, propiedad intelectual y valor”. (2022). en línea

• Wills, Jocelyn. Tug of War: Surveillance Capitalism, Military Contracting, and the Rise of the Security State (McGill-Queen's University Press, 2017), historia académica de la MDA en Canadá. Reseña de libro en línea

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