Ingeniería aeroespacial

Ingeniero aeroespacial

Los ingenieros de la NASA en el control de misión garantizan la seguridad de los astronautas a bordo del Apolo 13 .
Ocupación
Nombres	Ingeniero aeroespacial
Tipo de ocupación	Profesión
Sectores de actividad	Aeronáutica , astronáutica , ciencia
Descripción
Competencias	Conocimientos técnicos, habilidades analíticas, habilidades de gestión (ver también glosario de ingeniería aeroespacial )
Educación requerida	Licenciatura [1] [2]
Campos de empleo	Tecnología , ciencia , exploración espacial , militar.

Parte de una serie sobre
Astrodinámica
Mecánica orbital
Elementos orbitales Ápside Argumento de periapsis Excentricidad Inclinación Anomalía media Nodos orbitales Semieje mayor Verdadera anomalía
Tipos de órbitas de dos cuerpos según excentricidad Órbita circular Órbita elíptica Órbita de transferencia ( órbita de transferencia de Hohmann Órbita de transferencia bielíptica ) Órbita parabólica Órbita hiperbólica Órbita radial Órbita en decadencia
Ecuaciones Fricción dinámica Velocidad de escape Ecuación de Kepler Leyes de Kepler sobre el movimiento planetario Periodo orbital Velocidad orbital Gravedad superficial Energía orbital específica Ecuación vis-viva
Mecánica celeste
Influencias gravitacionales Baricentro Esfera de colina Perturbaciones Esfera de influencia
Órbitas de N cuerpos Puntos de Lagrangian ( Órbitas de halo ) Órbitas de Lissajous Órbitas de Lyapunov
Ingeniería y eficiencia
Ingeniería de pre-vuelo Relación de masa Fracción de carga útil Fracción de masa del propulsor Ecuación del cohete de Tsiolkovsky
Medidas de eficiencia Asistencia de gravedad Efecto Oberth
Maniobras propulsivas Maniobra orbital Inserción en órbita
en a mi

La ingeniería aeroespacial es el campo principal de la ingeniería que se ocupa del desarrollo de aeronaves y naves espaciales . ^[3] Tiene dos ramas principales que se superponen: la ingeniería aeronáutica y la ingeniería astronáutica . La ingeniería aviónica es similar, pero se ocupa del aspecto electrónico de la ingeniería aeroespacial.

El término original para este campo era "ingeniería aeronáutica". A medida que la tecnología de vuelo avanzó para incluir vehículos que operaban en el espacio exterior , se empezó a utilizar el término más amplio " ingeniería aeroespacial ". ^[4] La ingeniería aeroespacial, en particular la rama astronáutica, a menudo se conoce coloquialmente como "ciencia de cohetes". ^{[5] [a]}

Los vehículos de vuelo están sometidos a condiciones exigentes, como las causadas por los cambios de presión atmosférica y temperatura , con cargas estructurales aplicadas sobre los componentes del vehículo. En consecuencia, suelen ser productos de varias disciplinas tecnológicas y de ingeniería, incluidas la aerodinámica , la propulsión aérea , la aviónica , la ciencia de los materiales , el análisis estructural y la fabricación . La interacción entre estas tecnologías se conoce como ingeniería aeroespacial. Debido a la complejidad y la cantidad de disciplinas involucradas, la ingeniería aeroespacial la llevan a cabo equipos de ingenieros, cada uno con su propia área especializada de especialización. ^[7]

El origen de la ingeniería aeroespacial se remonta a los pioneros de la aviación de finales del siglo XIX y principios del XX, aunque el trabajo de Sir George Cayley data de la última década del siglo XVIII hasta mediados del siglo XIX. Cayley, una de las personas más importantes en la historia de la aeronáutica ^[8] y pionero de la ingeniería aeronáutica, ^[9] es considerado el primero en separar las fuerzas de sustentación y resistencia , que afectan a cualquier vehículo de vuelo atmosférico. ^[10]

Los primeros conocimientos de la ingeniería aeronáutica eran en gran medida empíricos, con algunos conceptos y habilidades importados de otras ramas de la ingeniería. ^[11] Algunos elementos clave, como la dinámica de fluidos , eran comprendidos por los científicos del siglo XVIII. ^[12]

En diciembre de 1903, los hermanos Wright realizaron el primer vuelo sostenido y controlado de un avión propulsado, más pesado que el aire, que duró 12 segundos. La década de 1910 fue testigo del desarrollo de la ingeniería aeronáutica a través del diseño de aviones militares de la Primera Guerra Mundial .

En 1914, Robert Goddard obtuvo dos patentes estadounidenses para cohetes que utilizaban combustible sólido, combustible líquido, múltiples cargas propulsoras y diseños multietapa. ^[13] Esto prepararía el terreno para futuras aplicaciones en sistemas de propulsión multietapa para el espacio exterior.

El 3 de marzo de 1915, el Congreso de los Estados Unidos estableció la primera administración de investigación aeronáutica, conocida entonces como el Comité Asesor Nacional para la Aeronáutica o NACA. ^[14] Fue la primera organización patrocinada por el gobierno en apoyar la investigación aeronáutica. ^[15] Aunque en sus inicios se concibió como un consejo asesor, el Laboratorio Aeronáutico Langley se convirtió en su primera instalación de investigación y pruebas patrocinada en 1920. ^[16]

Entre la Primera y la Segunda Guerra Mundial, se produjeron grandes avances en este campo, acelerados por la llegada de la aviación civil convencional. Entre los aviones notables de esta época se incluyen el Curtiss JN 4 , el Farman F.60 Goliath y el Fokker Trimotor . Entre los aviones militares notables de este período se incluyen el Mitsubishi A6M Zero , el Supermarine Spitfire y el Messerschmitt Bf 109 de Japón, Reino Unido y Alemania respectivamente. Un desarrollo significativo se produjo con el primer avión propulsado por motor a reacción operativo, el Messerschmitt Me 262, que entró en servicio en 1944 hacia el final de la Segunda Guerra Mundial. ^[17]

La primera definición de ingeniería aeroespacial apareció en febrero de 1958, ^[4] considerando la atmósfera de la Tierra y el espacio exterior como un solo reino, abarcando así tanto a las aeronaves ( aero ) como a las naves espaciales ( space ) bajo el término recién acuñado aeroespacial .

En respuesta al lanzamiento del primer satélite Sputnik por parte de la URSS el 4 de octubre de 1957, los ingenieros aeroespaciales estadounidenses lanzaron el primer satélite estadounidense el 31 de enero de 1958. La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio se fundó en 1958 después de la crisis del Sputnik . En 1969, tuvo lugar el Apolo 11 , la primera misión espacial humana a la Luna . En ella, tres astronautas entraron en órbita alrededor de la Luna, y dos de ellos, Neil Armstrong y Buzz Aldrin , visitaron la superficie lunar. El tercer astronauta, Michael Collins , permaneció en órbita para reunirse con Armstrong y Aldrin después de su visita. ^[18]

Una innovación importante llegó el 30 de enero de 1970, cuando el Boeing 747 realizó su primer vuelo comercial de Nueva York a Londres. Este avión hizo historia y pasó a ser conocido como el "Jumbo Jet" o "Whale" ^[19] debido a su capacidad para albergar hasta 480 pasajeros. ^[20]

Otro avance significativo se produjo en 1976, con el desarrollo del primer avión supersónico de pasajeros , el Concorde . El desarrollo de este avión fue acordado por los franceses y los británicos el 29 de noviembre de 1962. ^[21]

El 21 de diciembre de 1988, el avión de carga Antonov An-225 Mriya inició su primer vuelo. Posee los récords de avión más pesado del mundo, carga transportada por vía aérea más pesada y carga transportada por vía aérea más larga, y tiene la envergadura más amplia de cualquier avión en servicio operativo. ^[22]

El 25 de octubre de 2007, el Airbus A380 realizó su primer vuelo comercial desde Singapur a Sídney, 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. Aunque el desarrollo de este avión comenzó en 1988 como competidor del 747, el A380 realizó su primer vuelo de prueba en abril de 2005. ^[23]

Algunos de los elementos de la ingeniería aeroespacial son: ^{[24] [25]}

• Sección transversal de radar  : estudio de la firma del vehículo aparente mediante teledetección por radar .
• Mecánica de fluidos  : estudio del flujo de fluidos alrededor de objetos. En concreto, la aerodinámica, que se ocupa del flujo de aire sobre cuerpos como alas o a través de objetos como túneles de viento (véase también sustentación y aeronáutica ).
• Astrodinámica  : estudio de la mecánica orbital , incluida la predicción de elementos orbitales cuando se dan unas pocas variables seleccionadas. Si bien pocas escuelas en los Estados Unidos enseñan esta materia a nivel de pregrado, varias tienen programas de posgrado que cubren este tema (generalmente en conjunto con el departamento de Física de dicha universidad).
• Estática y dinámica (mecánica de ingeniería): el estudio del movimiento, las fuerzas y los momentos en los sistemas mecánicos.
• Matemáticas  , en particular, cálculo , ecuaciones diferenciales y álgebra lineal .
• Electrotecnología  : el estudio de la electrónica dentro de la ingeniería.
• Propulsión  : la energía necesaria para mover un vehículo por el aire (o en el espacio exterior) la proporcionan los motores de combustión interna , los motores a reacción y las turbomáquinas o los cohetes (véase también propulsión por hélice y por naves espaciales ). Una incorporación más reciente a este módulo es la propulsión eléctrica y la propulsión iónica .
• Ingeniería de control  : estudio del modelado matemático del comportamiento dinámico de los sistemas y su diseño, generalmente mediante señales de retroalimentación, de modo que su comportamiento dinámico sea el deseado (estable, sin grandes desviaciones, con un error mínimo). Esto se aplica al comportamiento dinámico de aeronaves, naves espaciales, sistemas de propulsión y subsistemas que existen en los vehículos aeroespaciales.
• Estructuras de aeronaves  : diseño de la configuración física de la aeronave para soportar las fuerzas que encuentra durante el vuelo. La ingeniería aeroespacial tiene como objetivo mantener estructuras livianas y de bajo costo, manteniendo al mismo tiempo la integridad estructural. ^[26]
• Ciencia de los materiales  : relacionada con las estructuras, la ingeniería aeroespacial también estudia los materiales con los que se construirán las estructuras aeroespaciales. Se inventan nuevos materiales con propiedades muy específicas o se modifican los existentes para mejorar su rendimiento.
• Mecánica de sólidos  : estrechamente relacionada con la ciencia de los materiales, se encuentra la mecánica de sólidos, que se ocupa del análisis de tensiones y deformaciones de los componentes del vehículo. En la actualidad, existen varios programas de elementos finitos, como MSC Patran/Nastran, que ayudan a los ingenieros en el proceso analítico.
• Aeroelasticidad  : la interacción de las fuerzas aerodinámicas y la flexibilidad estructural, que potencialmente causa aleteo , divergencia, etc.
• Aviónica  : el diseño y la programación de sistemas informáticos a bordo de una aeronave o nave espacial y la simulación de sistemas.
• Software  : la especificación, diseño, desarrollo, prueba e implementación de software informático para aplicaciones aeroespaciales, incluido software de vuelo , software de control en tierra , software de prueba y evaluación, etc.
• Riesgo y confiabilidad  : el estudio de las técnicas de evaluación de riesgos y confiabilidad y las matemáticas involucradas en los métodos cuantitativos.
• Control de ruido  : el estudio de la mecánica de la transferencia del sonido.
• Aeroacústica  : el estudio de la generación de ruido a través del movimiento de fluidos turbulentos o fuerzas aerodinámicas que interactúan con las superficies.
• Pruebas de vuelo  : diseño y ejecución de programas de pruebas de vuelo para recopilar y analizar datos sobre el rendimiento y las cualidades de manejo para determinar si una aeronave cumple con sus objetivos de diseño y rendimiento y los requisitos de certificación.

La base de la mayoría de estos elementos se encuentra en la física teórica , como la dinámica de fluidos para la aerodinámica o las ecuaciones de movimiento para la dinámica del vuelo . También hay un gran componente empírico . Históricamente, este componente empírico se derivaba de las pruebas de modelos a escala y prototipos, ya sea en túneles de viento o en la atmósfera libre. Más recientemente, los avances en informática han permitido el uso de la dinámica de fluidos computacional para simular el comportamiento del fluido, reduciendo el tiempo y los gastos dedicados a las pruebas en túneles de viento. Quienes estudian hidrodinámica o hidroacústica a menudo obtienen títulos en ingeniería aeroespacial.

Además, la ingeniería aeroespacial aborda la integración de todos los componentes que constituyen un vehículo aeroespacial (subsistemas que incluyen energía, cojinetes aeroespaciales , comunicaciones, control térmico , sistema de soporte vital , etc.) y su ciclo de vida (diseño, temperatura, presión, radiación , velocidad , vida útil ).

La ingeniería aeroespacial se puede estudiar en los niveles de diploma avanzado , licenciatura , maestría y doctorado en los departamentos de ingeniería aeroespacial de muchas universidades y en los departamentos de ingeniería mecánica de otras. Algunos departamentos ofrecen títulos en ingeniería astronáutica centrada en el espacio. Algunas instituciones diferencian entre ingeniería aeronáutica y astronáutica. Se ofrecen títulos de posgrado en áreas avanzadas o especializadas para la industria aeroespacial.

Una formación en química, física, informática y matemáticas es importante para los estudiantes que buscan un título en ingeniería aeroespacial. ^[27]

El término "científico de cohetes" se utiliza a veces para describir a una persona de gran inteligencia , ya que la ciencia de los cohetes se considera una práctica que requiere una gran capacidad mental, especialmente técnica y matemática. El término se utiliza irónicamente en la expresión "No es ciencia de cohetes" para indicar que una tarea es sencilla. ^[28] Estrictamente hablando, el uso de "ciencia" en "ciencia de cohetes" es un nombre inapropiado, ya que la ciencia trata sobre la comprensión de los orígenes, la naturaleza y el comportamiento del universo; la ingeniería trata sobre el uso de principios científicos y de ingeniería para resolver problemas y desarrollar nueva tecnología. ^{[5] [6]} La versión etimológicamente más correcta de esta frase sería "ingeniero de cohetes". Sin embargo, "ciencia" e "ingeniería" a menudo se usan incorrectamente como sinónimos. ^{[5] [6] [29]}

• Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica
• Sociedad Americana de Helicópteros Internacional
• Prueba de vuelo
• Glosario de ingeniería aeroespacial
• Índice de artículos de ingeniería aeroespacial
• Lista de escuelas de ingeniería aeroespacial
• Lista de ingenieros aeroespaciales
• Lista de ingenieros aeroespaciales rusos
• Sigma Gamma Tau – Sociedad de honor de ingeniería aeroespacial
• Instalación de energía espacial

• Dharmahinder Singh Chand. Termodinámica de la ingeniería aeronáutica . Curva de conocimiento, 2017. ISBN 978-93-84389-16-1 . 

Wikiversidad tiene recursos de aprendizaje sobre ingeniería aeroespacial.

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Ingeniería aeroespacial .

• NDTAeroTech.com, la comunidad en línea para profesionales de END aeroespacial
• Kroo, Ilan. «Aircraft Design: Synthesis and Analysis». Universidad de Stanford. Archivado desde el original el 23 de febrero de 2001. Consultado el 17 de enero de 2015 .
• Formación de servicios aéreos Mantenimiento de aviación Reino Unido
• Pregunta y respuesta Archivado el 14 de noviembre de 2021 en Wayback Machine.
• DTIC ADA032206: Diccionario chino-inglés de aviación y espacio