El proyecto Depla: sistemas más ligeros de protección del avión frente a los impactos

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Aeronáutica Andaluza nº13
Septiembre - Diciembre 2009
Sep 2, 2009

El proyecto Depla utilizará híbridos de materiales compuestos para resolver, con ahorro de peso y de costes, distintas necesidades de protección de la aeronave, la tripulación y los pasajeros de los impactos de pájaros, hielo, ataques de armas o aterrizajes en terrenos no preparados.

Airbus Military acaba de iniciar un proyecto de I+D+i, que cuenta con financiación de Corporación Tecnológica de Andalucía, para desarrollar un nuevo sistema con materiales compuestos más ligero para la protección del avión y los pasajeros de impactos como los de hielo, piedras, trozos de turbina o motor, pájaros o un aterrizaje en terreno no preparado. Ademas de esto, se trata de fabricar las partes protegidas desde su concepción en el mismo proceso de fabricación y conseguir que esta técnica pueda ser aplicada también a vehículos terrestres.

Bajo el nombre de Depla (Desarrollo de Protecciones ligeras para Aviación), el proyecto se ejecutará entre 2009 y 2012, en su mayor parte en los centros andaluces de Airbus Military en Puerto de Santa María (Cádiz) y San Pablo (Sevilla), y cuenta con un incentivo de CTA de 1,4 millones de euros. las estructuras y sistemas de las aeronaves tienen que estar protegidos ante ciertos acontecimientos y los potenciales daños que éstos puedan generar debido a fallos como explosiones de ciertos equipos o sistemas propios del avión, agresiones externas como impactos de piedras o pájaros, etc.

En el caso del transporte militar, estas necesidades son más exigentes, ya que es necesario proteger las aeronaves y tripulaciones de impactos más agresivos, como disparos de armas en tierra o en vuelo.

El producto que pretende desarrollar Airbus Military con este proyecto debe cumplir requisitos de protección personal (garantizar la integridad de los ocupantes), mejora de prestaciones (mínima penalización del peso extra para optimizar la carga), viabilidad (soluciones tecnológicas que devengan en aplicaciones industrializables a costes admisibles), y comportamiento en entornos extremos (actuaciones garantizadas en zonas desérticas, con altos niveles de corrosión por ambiente salino, etc). El objetivo último del proyecto es, por lo tanto, conseguir una solución tecnológica que mejore la protección de la aeronave frente a las amenazas citadas, pero sin una penalización en las prestaciones y en el coste final.

En el proyecto, participan tres grupos de investigación de las universidades de Cádiz (Corrosión y Protección), Jaén y Córdoba (Biosahe) y Sevilla (Elasticidad y Resistencia de Materiales) y colaboran las empresas IDEC y Ghenova. Además, se prevé subcontratar ingeniería y utillaje a empresas auxiliares andaluzas.

El pasado 26 de noviembre se realizó la presentación de lanzamiento del proyecto a todos los participantes en el Parque Tecnológico Tecnobahía de Cádiz. Airbus Military espera obtener resultados patentables del proyecto, aunque el número y alcance de patentes no se delimitará hasta 2011. También apoyará a los grupos de investigación colaboradores para que generen las patentes propias de técnicas y métodos que desarrollen en el transcurso del proyecto.

Nuevos materiales

El nuevo producto consistirá en una aeroestructura mejorada capaz de proteger adecuadamente de la amenaza de posibles impactos, desde los de menor intensidad (impacto de un pájaro) hasta los de mayor riesgo (impacto balístico), pasando por ondas aéreas (onda sísimica, radiación de calor, formación de cráteres…) y abrasión o erosión. El elemento de protección deberá tener la capacidad de integrarse con los elementos estructurales tradicionales o incluso formar parte de ellos a través de nuevos conceptos híbridos.

Airbus Military estudiará la posibilidad de utilizar con estos fines los denominados uHMW PE (polietilenos de alta densidad), que permiten conseguir un material de elevada tenacidad y unas propiedades extraordinarias de resistencia a impacto y, además, tiene un buen comportamiento frente a la corrosión y los agentes químicos, baja absorción de humedad, bajo coeficiente de fricción y muy alta resistencia a la abrasión.

No obstante, hay que tener en cuenta que la mejora de las capacidades de protección de una estructura está íntimamente ligada a su capacidad de integración dentro de la misma, es decir, debe integrarse dentro del concepto estructural de la aeronave, aportando sus propiedades superiores, pero contribuyendo de forma eficiente al cumplimiento global esperado del avión.

Por este motivo, una de las claves de éxito estará en encontrar soluciones de hibridación de materiales diferentes. los materiales que tendrá en cuenta el proyecto son fibras de carbono de diferente tipo, fibras de vidrio, fibras de aramida, fibras de uHMW PE y otros tipos de fibra, como las PBO.

Amenaza terrorista

Además de las necesidades de protección definidas en la normativa civil actual (normas FAA americanas y EASA CS europeas, principalmente), las autoridades de certificación de aeronaves están requiriendo cambios en el diseño debido a las nuevas amenazas de ataques terroristas y para impedir intrusiones en la cabina y dar mayor protección a la tripulación.

Estos nuevos requerimientos van a obligar a proteger y blindar ciertas áreas de la cabina de vuelo, pasajeros y sistema, a la vez que diseñar zonas específicas que soporten ciertas explosiones sin fallo catastrófico del avión. En la actualidad, los aviones civiles no están diseñados para equiparse con este tipo de protecciones y sólo se ha actuado sobre los sistemas de cerramiento y apertura de las puertas de los pilotos para evitar la intrusión de personas no autorizadas.

Además, las potenciales protecciones de puertas, mamparas, paredes, etc., consisten en chapas de acero con buenas características de protección balística pero con un peso muy elevado, lo que puede dar lugar a problemas de sobrepeso en las aeronaves, problemas en el manejo de ciertos elementos como puertas por su peso e incluso problemas de corrosión y oxidación al ser elementos interiores sin acceso y en zonas de uso frecuente de líquidos. Por todos estos motivos, existe la necesidad de buscar elementos alternativos más ligeros con buenas características de protección ante impactos de bala, ondas expansivas de explosivos y con la posibilidad de uso adicional en protecciones standard ante hielo, pájaros, piedras, etc.

Respecto al ámbito militar, en todos los programas se identifica siempre una serie de requerimientos de vulnerabilidad ante ciertas amenazas y la necesidad de una serie de protecciones. Para conseguir un menor peso específico de la protección, los aviones de transporte militar se suelen equipar con blindajes de materiales más efectivos que el acero, como los materiales cerámicos o de aramida (Kevlar). Aún así, el peso de estos elementos con los materiales actuales de protección es muy notable: por ejemplo, en un avión C-295 el peso del blindaje de la cabina y del operador de cargas es de unos 350 kg. Además, este peso se concentra en áreas concretas, lo que origina problemas de sobrecarga local y de centrado.

Por otra parte, las aeronaves militares, sobre todo de transporte, deben estar preparadas para el uso de pistas no asfaltadas de forma adecuada y por debajo del standard civil e incluso pistas de tierra de campo con casi nula preparación. las posibilidades de abrasión y daños en la superficie inferior de los aviones exigen, en la mayoría de los casos, una protección específica muy notable. Por lo tanto, tanto en aviación civil como militar, es necesario el desarrollo y uso de protecciones o blindajes más ligeros que los que se utilizan en la actualidad.

Un proyecto de vanguardia

El proyecto DEPLA (Desarrollo de Protecciones Ligeras para Aviación) de Airbus Military incorpora una serie de tecnologías de marcado carácter innovador.

La protección de aeronaves ante el amplio espectro de agresiones e impactos posibles, desde pájaros hasta ataques de armas, tiene aún un largo camino por recorrer en investigación y desarrollo. Por ello, el proyecto DEPLA de Airbus Military se sitúa en primera línea de innovación en el área de protección de vida dentro del sector aeronáutico. Entre las innovaciones tecnológicas más llamativas del proyecto, destaca la caracterización de materiales avanzados ligeros para protecciones, técnicas de fabricación para elementos complejos, simulación y caracterización del comportamiento de estos materiales ante impactos de baja y alta energía, montaje en aeroestructuras.

Los resultados del proyecto podrán aplicarse como protecciones ante impactos para aviación civil de cualquier diseño nuevo (A350 XWB, A30X, GRA…) o militar (FATM, versiones de cliente del A400M, cisternas basados en el Boom de Airbus Military y aviones A330 y A310) de transporte de todos los tamaños y rangos. Además, su uso se puede generalizar a las aeronaves actualmente en uso para sustituir las actuales protecciones cerámicas.

Asimismo, estas protecciones podrían aplicarse a vehículos no aéreos tanto civiles como militares, como vehículos de policía o patrulla, vehículos blindados civiles, trenes de alta velocidad, etc. Un ahorro estimado en peso del 40% frente a las protecciones de aramida actuales ya sería muy atractivo para cualquier usuario por los beneficios en costes operativos, ganancia en carga de pago y autonomía.

El proyecto refuerza la generación de conocimiento en Andalucía en un área estratégica, en la que la red de empresas y grupos de investigación que participan en él puede convertirse en un equipo de referencia en un campo que puede ser extensivo a aplicaciones civiles relacionadas con la protección y seguridad de personas.