Akaflieg München confía en la tecnología de medición de Kistler para el ensayo destructivo de las alas de su planeador

Aunque hoy en día el vuelo sin motor está eclipsado por el vuelo comercial, su larga tradición en Alemania, patria del pionero de la aviación Otto Lilienthal, sigue intacta. Esto se debe en parte a los "Akafliegs" -organizaciones repartidas por toda Alemania cuyo nombre es un portmanteau de las palabras alemanas "akademische Segelflugvereine", en español "clubes académicos de vuelo sin motor"- que ofrecen oportunidades únicas a estudiantes y jóvenes ingenieros. Aquí no sólo pueden adquirir una valiosa experiencia práctica en aerodinámica, diseño de aeronaves, mantenimiento de aeronaves y muchos otros campos, sino también, como ventaja añadida, obtener una licencia de piloto de planeadores con descuento y participar en competiciones, hasta llegar al desafiante vuelo acrobático.

Akaflieg München es una organización histórica con proyectos ambiciosos: Fundada en 1924, cuando los vuelos motorizados estaban prohibidos en Alemania tras el Tratado de Versalles, hoy cuenta con unos 40 miembros (estudiantes y antiguos alumnos). Desde su aeródromo de Königsdorf, a unos 20 km al sur de Múnich, despegan en vuelos de ida o de ida y vuelta alrededor de la capital bávara, así como a los cercanos Alpes, un lugar especialmente espectacular. Además, también operan en Múnich empresas de construcción de la TU de Múnich y otras universidades, con especial atención al Laboratorio de Desarrollo de Productos y Diseño Ligero (LPL) de Garching. Muchos de los aviones construidos por Akaflieg München han marcado hitos y siguen volando hoy en día, por ejemplo el avión acrobático y de remolque motorizado Mü-30 "Schlacro" (2000) o el Mü-28, uno de los planeadores más rápidos de todos los tiempos (velocidad máxima permitida 380 km/h), que realizó su vuelo inaugural en 1983.

Grandes obstáculos para un planeador especial

Joscha Löwe es miembro desde 2018, lo que le convierte en un "veterano". Empezó estudiando ingeniería mecánica antes de cambiar finalmente de carrera y estudiar medicina. Sin embargo, todavía encuentra tiempo para trabajar en el Mü-32 "Reißmeister" de Akaflieg München, a veces incluso asumiendo el liderazgo del proyecto, en el que también participa Kistler: "Con el Mü-32, queremos construir un parapente acrobático que mejore al Mü-28. En particular, queremos conseguir un mejor rendimiento del Mü-32. En particular, queremos conseguir un mejor rendimiento en la entrada en pérdida, aumentar la seguridad en caso de colisión en e instalar un alerón plano automático, ¡y todo ello con cargas extremadamente altas de hasta 10 g y altas velocidades de hasta 320 km/h!". Para recibir la aprobación de la Luftfahrt-Bundesamt (Oficina Federal Alemana de Aviación), tendrán que superar importantes obstáculos para demostrar que el avión puede soportar muchas veces la carga prevista. Para ello es necesario realizar pruebas destructivas en las que el sofisticado ala de fibra de carbono se someterá a cargas controladas a una temperatura prescrita de 54 °C.

Tecnología de medición adaptada a las  destructivas  las alas 

Además del ala en sí, cuya construcción supuso un minucioso trabajo manual, la prueba destructiva del ala, que se llevó a cabo en el laboratorio LPL de Garching y se retransmitió en directo por YouTube, también requirió una suspensión adecuada con cizallas de carga y una tecnología de medición apropiada. Clemens Lippmann, que actualmente cursa un máster en Astrofísica y está a punto de obtener su licencia de piloto de planeador, continúa donde lo dejó Löwe: "Además de cámaras de alta velocidad, también utilizamos un enlace de fuerza de Kistler y 35 sensores de galgas extensométricas, así como transductores de desplazamiento de cuerda y sensores de temperatura. Todos estos sensores están conectados al sistema de adquisición de datos KiDAQ, que nos proporcionó Kistler como solución adaptada con precisión a nuestras pruebas." El Force Link 9377D, un sensor de fuerza piezoeléctrico triaxial precargado con un alto grado de sensibilidad y un rango de medición de hasta 150 kN, está instalado en la punta del sistema de suspensión de carga entre las vigas de acero y la conexión de la grúa y está conectado a KiDAQ. Gracias al diseño modular de este sistema DAQ de Kistler, todos los sensores pueden conectarse con KiDAQ independientemente del fabricante, incluida la sincronización automática mediante el protocolo de tiempo de precisión (PTP).

Akaflieg München entró en contacto con Kistler por primera vez en 2021 a través de la empresa CTS crashtest-service, con sede en Münster, uno de los socios de Kistler en el campo de las pruebas de choque. En ese momento, Akaflieg München estaba trabajando duro en el desarrollo de una innovadora cabina de choque para planeadores y, en particular, para el futuro Mü-32, como parte de su proyecto de investigación "CraCpit". En la prueba de choque final se utilizó un maniquí instrumentado con tecnología de medición de Kistler junto con el sistema de adquisición de datos KiDAQ. Durante esta prueba, Lippmann y un colega de Akaflieg Hannover conocieron el software jBEAM, que simplifica enormemente la evaluación de los datos de medición procedentes de pruebas y aplicaciones de tecnología de medición: "Con jBEAM, Kistler nos proporcionó exactamente lo que necesitábamos y, al mismo tiempo, nos ahorró una gran cantidad de tedioso trabajo de programación en Python", continúa Lippmann. "Otro activo extremadamente valioso, 10 de 10 por así decirlo, fue el soporte dedicado que obtuvimos aquí en el sitio de Martin Schlierf y Wolfgang Ziehers, que ayudaron mucho con la tecnología de medición y la calibración."

Falló la prueba destructiva del ala: ¿Por qué se rompió el ala tan rápido?

El 18 de abril de 2024, tras más de un año de preparativos, por fin había llegado el momento: En directo por Internet y ante numerosos ingenieros interesados, estudiantes y personal de la universidad, y antiguos alumnos de la organización, se esperaba que la prueba destructiva del ala saliera a pedir de boca. El ala se calentó a 54 °C y luego se sometió gradualmente a una carga mayor, hasta que desgraciadamente se rompió al cabo de unos segundos, muy por debajo de la carga máxima prevista (factor 1,61; se requiere un factor 2). "A día de hoy no sabemos a ciencia cierta por qué ocurrió", explica Löwe. "No hubo un único factor que pudiéramos determinar como causa. La respuesta más probable es que la configuración de la prueba no era suficiente y que tendremos que utilizar más cizallas de carga para distribuir adecuadamente la fuerza u optimizar la línea de doblado. Todavía estamos analizando exhaustivamente los datos de todos los sensores y cámaras utilizando el software de análisis de datos de medición jBEAM de Kistler, que es extremadamente potente y práctico en términos de evaluación, especialmente cuando se trata de importar y exportar datos."

La tecnología de medición de Kistler se utilizará en la próxima prueba destructiva de alas

Una vez que se hayan determinado las causas y se haya desarrollado un plan alternativo, será el momento de que los miembros activos de Akaflieg München comiencen de nuevo el proceso de pruebas. Al fin y al cabo, sin una prueba destructiva satisfactoria de las alas, éstas no podrán aprobarse, lo que significaría que no habrá un nuevo planeador acrobático Mü-32. Por el momento, está previsto que la fase de planificación dure hasta 2028 o incluso 2030 porque, en principio, los alumnos volvieron al punto de partida cuando fracasó la primera prueba, y también tienen que gestionar la constante fluctuación en términos de personal activo. 

El equipo también tiene previsto utilizar tecnología de medición adicional para la segunda prueba destructiva del ala, por ejemplo, enlaces de fuerza adicionales de Kistler, aún más sensores de galgas extensométricas en el ala y, posiblemente, incluso un sistema de medición óptica para realizar un seguimiento preciso de la deformación del ala. En conclusión, Joscha Löwe afirma: "La tecnología de medición de Kistler ha demostrado con creces su valía, hasta el punto de que sin duda volveremos a utilizarla en el futuro, si es necesario también en forma de tecnología de sensores adicional para las pruebas de vuelo del Mü-32, aunque tengamos un largo camino por delante."