Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería Aeroespacial Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Dep. Ingeniería Gráfica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Autor: Carlos Torres Nogueras Tutor: Francisco Andrés Valderrama Gual Sevilla, 2017 iii Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería Aeroespacial Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Autor: Carlos Torres Nogueras Tutor: Francisco Andrés Valderrama Gual Profesor titular Dep. Ingeniería Gráfica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2017 v Trabajo Fin de Grado: Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Autor: Carlos Torres Nogueras Tutor: Francisco Andrés Valderrama Gual El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2017 El Secretario del Tribunal vii A mi familia A mis amigos ix Resumen En este trabajo nos centraremos en el famoso caza británico Supermarine Spitfire, de gran importancia para las fuerzas aliadas durante el desarrollo de la Segunda Guerra Mundial. Para ello, mostraremos el resultado de nuestra investigación acerca del avión en cuestión y también el proceso de modelado seguido en el software CATIA de cara a la recreación virtual de la aeronave con la mayor fidelidad posible. Figura 5-22. Seat mounting frame 11: Multi-sections Solid parte principal 35 Figura 5-23. Seat mounting frame 11: Pocket.1 parte principal 35 Figura 5-24. Seat mounting frame 11: Hole parte principal 36 Figura 5-25. Seat mounting frame 11: Pocket.2 parte principal 36 Figura 5-26. Seat mounting frame 11: Pad barra superior 37 Figura 5-27. Seat mounting frame 11: Pocket barra superior 37 Figura 5-28. Seat mounting frame 11: Mirror barra superior 38 Figura 5-29. Seat mounting frame 11: Pocket.2 barra superior 38 Figura 5-30. Seat mounting frame 11: Pocket.3 barra superior 38 Figura 5-31. Seat mounting frame 11: Pad pieza 1 amortiguador 39 Figura 5-32. Seat mounting frame 11: Pad.2 pieza 1 amortiguador 39 Figura 5-33. Seat mounting frame 11: Pocket pieza 1 amortiguador 40 Figura 5-34. Seat mounting frame 11: Mirror pieza 1 amortiguador 40 Figura 5-35. Seat mounting frame 11: Pocket.2 pieza 1 amortiguador 41 Figura 5-36. Seat mounting frame 11: Pieza 2 amortiguador + árbol de operaciones 41 Figura 5-37. Seat mounting frame 11: Pieza 3 amortiguador + árbol de operaciones 42 Figura 5-38. Seat mounting frame 11: Rib barra diagonal 42 Figura 5-39. Seat mounting frame 11: Split barra diagonal 43 Figura 5-40. Seat mounting frame 11: Pocket barra diagonal 43 Figura 5-41. Seat mounting frame 11: Union trim barra diagonal 43 Figura 5-42. Seat mounting frame 11: Pad barra inferior 44 Figura 5-43. Seat mounting frame 11: Hole barra inferior 44 Figura 5-44. Seat mounting frame 11: Mirror barra inferior 44 Figura 5-45. Seat mounting frame 11: Pad pestillo 1 45 Figura 5-46. Seat mounting frame 11: Pocket pestillo 1 45 Figura 5-47. Seat mounting frame 11: Pocket.2 pestillo 1 46 Figura 5-48. Seat mounting frame 11: Hole pestillo 1 46 Figura 5-49. Seat mounting frame 11: Pocket.3 pestillo 1 47 Figura 5-50. Seat mounting frame 11: Multi-sections Solid pestillo superior 2 47 Figura 5-51. Seat mounting frame 11: Pad pestillo superior 2 48 Figura 5-52. Seat mounting frame 11: Pad.2 pestillo superior 2 48 Figura 5-53. Seat mounting frame 11: Union trim pestillo superior 2 49 Figura 5-54. Seat mounting frame 11: Pad sujeción inferior 1 49 Figura 5-55. Seat mounting frame 11: Pocket sujeción inferior 1 50 Figura 5-56. Seat mounting frame 11: Pocket.2 sujeción inferior 1 50 Figura 5-57. Seat mounting frame 11: Hole sujeción inferior 1 51 Figura 5-58. Seat mounting frame 11: Hole.2 sujeción inferior 1 51 Figura 5-59. Seat mounting frame 11: Pad sujeción inferior 2 52 Figura 5-60. Seat mounting frame 11: Holes sujeción inferior 2 52 xvii Figura 5-61. Seat mounting frame 11: Pad.2 sujeción inferior 2 53 Figura 5-62. Seat mounting frame 11: Pocket sujeción inferior 2 53 Figura 5-63. Seat mounting frame 11: Arandela de Dext 48.72 mm y Dint 38.72 mm 54 Figura 5-64. Seat mounting frame 11: Tuerca, hexágono regular de 22.35 mm y agujero de D 10 mm 54 Figura 5-65. Seat mounting frame 11: Tornillo 54 Figura 5-66. Seat mounting frame 11: Pad brazo oscilante superior 55 Figura 5-67. Seat mounting frame 11: Union trim brazo oscilante superior 55 Figura 5-68. Seat mounting frame 11: Union trim.2 brazo oscilante superior 55 Figura 5-69. Seat mounting frame 11: Pocket brazo oscilante superior; Izq D 21 mm/Der D 9.24 mm 56 Figura 5-70. Seat mounting frame 11: Pad sujeción brazo oscilante superior 56 Figura 5-71. Seat mounting frame 11: Pad.2 sujeción brazo oscilante superior 56 Figura 5-72. Seat mounting frame 11: Pad.3 sujeción brazo oscilante superior 57 Figura 5-73. Seat mounting frame 11: Pocket sujeción brazo oscilante superior 57 Figura 5-74. Seat mounting frame 11: Split sujeción brazo oscilante superior 58 Figura 5-75. Seat mounting frame 11: Pad.4 sujeción brazo oscilante superior 58 Figura 5-76. Seat mounting frame 11: Holes (D 3.5 mm) sujeción brazo oscilante 58 Figura 5-77. Seat mounting frame 11: Pad brazo oscilante inferior 59 Figura 5-78. Seat mounting frame 11: Union trim brazo oscilante inferior 59 Figura 5-79. Seat mounting frame 11: Pocket brazo oscilante inferior 60 Figura 5-80. Seat mounting frame 11: Pad sujeción brazo oscilante inferior 60 Figura 5-81. Seat mounting frame 11: Pocket sujeción brazo oscilante inferior 61 Figura 5-82. Seat mounting frame 11: Pad mecanismo altura 1 61 Figura 5-83. Seat mounting frame 11: Union trim mecanismo altura 1 62 Figura 5-84. Seat mounting frame 11: Pocket mecanismo altura 1 62 Figura 5-85. Seat mounting frame 11: Pocket.2 mecanismo altura 1 63 Figura 5-86. Seat mounting frame 11: Pad mecanismo altura 2 63 Figura 5-87. Seat mounting frame 11: Pocket mecanismo altura 2 64 Figura 5-88. Seat mounting frame 11: Pad.2 mecanismo altura 2 64 Figura 5-89. Seat mounting frame 11: Pad.3 mecanismo altura 2 65 Figura 5-90. Seat mounting frame 11: Pocket.2 mecanismo altura 2 65 Figura 5-91. Seat mounting frame 11: Pad barra inferior 2 66 Figura 5-92. Seat mounting frame 11: Pad.2 barra inferior 2 66 Figura 5-93. Seat mounting frame 11: Pad.3 barra inferior 2 67 Figura 5-94. Seat mounting frame 11: Pad.4 barra inferior 2 67 Figura 5-95. Seat mounting frame 11: Mirror barra inferior 2 68 Figura 5-96. Seat mounting frame 11: Union trim barra inferior 2 68 Figura 5-97. Asiento en los planos del libro 69 Figura 5-98. Asiento: Pad panel lateral 69 Figura 5-99. Asiento: Pocket panel lateral 70 Figura 5-100. Asiento: Multi-sections Solid panel lateral 70 Figura 5-101. Asiento: Pocket.2 panel lateral 71 Figura 5-102. Asiento: Pad.2 + Pocket.3 panel lateral 71 Figura 5-103. Asiento: Pad parte baja 72 Figura 5-104. Asiento: Pad.2 parte baja 72 Figura 5-105. Asiento: Pocket.1 + Mirror.1 parte baja 73 Figura 5-106. Asiento: Pocket.2 + Mirror.2 parte baja 73 Figura 5-107. Asiento: Shell parte baja 73 Figura 5-108. Asiento: Pocket.3 parte baja 74 Figura 5-109. Asiento: Pad respaldo 74 Figura 5-110. Asiento: Multi-sections Solid respaldo 75 Figura 5-111. Asiento: Pocket + Mirror respaldo 75 Figura 5-112. Asiento: Pocket.2 respaldo 76 Figura 5-113. Asiento: Pad barra rectangular trasera 76 Figura 5-114. Asiento: Pocket barra rectangular trasera 77 Figura 5-115. Asiento: Pocket.2 + Mirror barra rectangular trasera 77 Figura 5-116. Asiento + Estructura de sujeción del asiento reales 78 Figura 5-117. Asiento + Estructura de sujeción del asiento en el modelado con CATIA 78 Figura 5-118. Costilla 5: Plano e imagen real 79 Figura 5-119. Costilla 5 en nuestro modelo 79 Figura 5-120. Sección 5: Sketch.1 y Sketch.2 correspondientes a las operaciones Pad 80 Figura 5-121. Sección 5: Sketch.3 y Sketch.4 correspondientes a Pocket y Rib 80 Figura 5-122. Sección 5 finalizada y detalle del vaciado 81 Figura 5-123. Parte inferior 5: Perfiles de la segunda operación Pad 81 Figura 5-124. Parte inferior 5: Parte inferior 5 finalizada 82 Figura 5-125. Costilla 6 en nuestro modelo 82 Figura 5-126. Sección 6: Sketch correspondiente a la extrusión 83 Figura 5-127. Sección 6: Operación de vaciado con Pocket para finalizar 83 Figura 5-128. Refuerzo inferior 6: Secuencia de actividades en orden correcto 84 Figura 5-129. Costilla 8: Planos + tabla de cotas 84 Figura 5-130. Costilla 8 en nuestro modelo 85 Figura 5-131. Refuerzo inferior 8: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado 85 Figura 5-132. Costilla 9: plano 86 Figura 5-133. Costilla 9 en nuestro modelo 86 Figura 5-134. Sección 9: Sketch correspondiente a la operación Pad 87 Figura 5-135. Sección 9 finalizada con la operación de vaciado resaltada 88 Figura 5-136. Barra horizontal 9: Sketch correspondiente a la operación Pad 88 Figura 5-137. Barra horizontal 9 finalizada (Pocket resaltado) 88 Figura 5-138. Barra diagonal 9: Primer sketch y pieza finalizada 89 xix Figura 5-139. Refuerzos inferiores 9 89 Figura 5-140. Refuerzos inferiores 9: cara posterior; se pueden apreciar los de la cara anterior 90 Figura 5-141. Costilla 10: plano 90 Figura 5-142. Costilla 10 en nuestro modelo 91 Figura 5-143. Sección10: Operaciones Pad y Pocket. Pueden apreciarse los diferentes diámetros 91 Figura 5-144. Refuerzo inferior 10: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado 92 Figura 5-145. Costilla 12: plano 92 Figura 5-146. Costilla 12 en nuestro modelo 93 Figura 5-147. Sección 12: Sketch de la extrusión 94 Figura 5-148. Sección 12 finalizada con la operación de vaciado resaltada 95 Figura 5-149. Refuerzo superior 12: Secuencia de operaciones + pieza final 96 Figura 5-150. Barra superior 12: Secuencia de operaciones 96 Figura 5-151. Refuerzo inferior 12: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado 97 Figura 5-152. Costilla 13: plano 97 Figura 5-153. Costilla 13 en nuestro modelo 98 Figura 5-154. Sección 13: Sketch y pieza final con el vaciado remarcado 98 Figura 5-155. Refuerzo superior 13: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado 99 Figura 5-156. Barra superior 13: Secuencia de operaciones 99 Figura 5-157. Refuerzo inferior 13: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado 100 Figura 5-158. Costilla 14: plano 100 Figura 5-159. Costilla 14 en nuestro modelo 101 Figura 5-160. Sección 14: Sketch y pieza final con vaciado remarcado 101 Figura 5-161. Refuerzo superior 14: Secuencia de operaciones 102 Figura 5-162. Refuerzo inferior 14: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado 102 Figura 5-163. Costilla 15: plano 103 Figura 5-164. Costilla 15 en nuestro modelo 103 Figura 5-165. Sección 15: Sketch y pieza final con vaciado resaltado 104 Figura 5-166. Refuerzo superior 15: Secuencia de operaciones 105 Figura 5-167. Refuerzo lateral 15: Secuencia de operaciones 106 Figura 5-168. Refuerzo inferior 15: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado 106 Figura 5-169. Costilla 16: plano 107 Figura 5-170. Costilla 16 en nuestro modelo 107 Figura 5-171. Sección 16: Sketch y pieza final con vaciado remarcado 108 Figura 5-172. Refuerzo superior 16: Secuencia de operaciones 108 Figura 5-173. Refuerzo inferior 16: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado 109 Figura 5-174. Costilla 17: plano 109 Figura 5-175. Costilla 17 en nuestro modelo 110 Figura 5-176. Refuerzo superior 17: Sketch y pieza final tras extrusión (marcada) y vaciado 110 Figura 5-177: Refuerzo inferior 17: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado 111 Figura 5-178. Costilla 18: plano 111 Figura 5-179. Costilla 18 en nuestro modelo 112 Figura 5-180. Pieza 1 refuerzo superior 18: Secuencia de modelado (Pad y Pocket) 112 Figura 5-181. Pieza 2 refuerzo superior 18: Secuencia de modelado (Pad y Pocket) 113 Figura 5-182. Refuerzo inferior 18: Secuencia de modelado (Pad y Pocket) 113 Figura 5-183. Costilla 18a: plano 114 Figura 5-184. Costilla 18a en nuestro modelo 114 Figura 5-185. Sección 18a: Sketch (Pad), Pocket y Slot 115 Figura 5-186. Refuerzo superior 18a: Secuencia de operaciones (Pad y Pocket) 115 Figura 5-187. Costilla 19c: plano 116 Figura 5-188. Costilla 19c en nuestro modelo 116 Figura 5-189. Sección 19c: Primera operación de vaciado (Pocket.1) 117 Figura 5-190. Sección 19c: Segunda operación de vaciado (Pocket.2) 117 Figura 5-191. Sección 19c: Tercera operación de vaciado (Pocket.3) 118 Figura 5-192. Sección 19c: Cuarto operación de vaciado (Pocket.4) 118 Figura 5-193. Refuerzo superior 19c: Secuencia de operaciones 119 Figura 5-194. Refuerzo inferior 19c: Secuencia de operaciones 119 Figura 5-195. Sujeción larguero inferior principal 19c: Secuencia de operaciones 120 Figura 5-196. Posición sección central de las costillas del fuselaje según los planos 120 Figura 5-197. Costillas colocadas en el espacio de acuerdo a los datos que tenemos 121 Figura 5-198. Guías larguero inferior principal 1 121 Figura 5-199. Larguero inferior principal 1: dinámica seguida en secciones y operación Multi-sections Solid 122 Figura 5-200. Larguero inferior principal 1: Operación Shell y resultado 122 Figura 5-201. Larguero inferior principal 2 122 Figura 5-202. Larguero superior principal: sección característica y resultado final 123 Figura 5-203. Larguero superior 11-12: sección usada y resultado de la operación Multi-sections Solid 123 Figura 5-204. Larguero superior 11-12: operación Pad y pieza final tras vaciado interno 124 Figura 5-205. Larguero lateral principal 124 Figura 5-206. Largueros laterales: Sección característica y resultado final 124 Figura 5-207. Planos panel de instrumentos 125 Figura 5-208. Panel de instrumentos en nuestro modelo 125 Figura 5-209. Pedales: planos; información de forma, secciones y posición 126 Figura 5-210. Pedal en nuestro modelo frente a imagen real 126 Figura 5-211. Pedal: Pieza 1 127 Figura 5-212. Pedal: pieza 2 127 Figura 5-213. Pedal: Pieza 3 127 Figura 5-214. Pedal: pieza 4. A la izquierda vemos remarcado el cilindro vertical 128 Figura 5-215. Pedal: Pieza 5 128 xxi Figura 5-216. Pedal: pieza 6. Ala izquierda operación Multi-sections Solid 128 Figura 5-217. Rudder bar a la izquierda y su soporte a la derecha 129 Figura 5-218. Rudder bar: Pad parte principal 129 Figura 5-219. Rudder bar: Pocket parte principal 129 Figura 5-220. Rudder bar: Pocket.2 parte principal 130 Figura 5-221. Rudder bar: Pocket.3 parte principal 130 Figura 5-222. Rudder bar: Pocket.4 parte principal 130 Figura 5-223. Joystick: plano 131 Figura 5-224. Joystick: Imágenes del real frente a la recreación en CATIA 132 Figura 5-225. Cockpit: Real frente a nuestro modelo 133 Figura 5-226. Fuselaje: imagen real frente al resultado final de nuestro modelo 134 Figura 5-227. Muestra de la tabla de coordenadas (cowlings) e imagen explicativa de la interpretación correcta 135 Figura 5-228. Sección 81: Ejemplo de curva guía y perfil en la operación Rib 135 Figura 5-229. Cowlings: Secciones en nuestro modelo 136 Figura 5-230. Cubierta cowlings: Superficies extraídas de las secciones y guías utilizadas en su unión 136 Figura 5-231. Cubierta cowlings finalizada 137 Figura 5-232. Sección 36”: Secuencia de operaciones para la unión correcta 137 Figura 5-233. Sección 24” antes del vaciado: superficie que extraemos 138 Figura 5-234. Sección 24”: Resultado de la operación Fill 138 Figura 5-235. Sección 81”: Operación Fill 139 Figura 5-236. Spinner: Planos acotados y correspondiente tabla de cotas 140 Figura 5-237. Spinner: Imagen real de la pieza 1 140 Figura 5-238. Spinner: Primera parte del modelado de la pieza 1 141 Figura 5-239. Spinner: Operaciones Pad, Pocket y Trim del 2º componente de la pieza 1 141 Figura 5-240. Spinner: Operación Shell para el 2º componente y pieza 1 finalizada 142 Figura 5-241. Spinner: Pieza 2 finalizada 142 Figura 5-242. Spinner: Operaciones Multi-sections Surface y Revolute y pieza final 143 Figura 5-243. Spinner: Imagen real frente a nuestro modelo 143 Figura 5-244. Planos hélice y eje transmisor de ésta 144 Figura 5-245. Hélice: primer paso para el modelado del eje transmisor 145 Figura 5-246. Hélice: Eje transmisor finalizado 145 Figura 5-247. Hélice: Operación Multi-sections Solid para la obtención de la pala 146 Figura 5-248. Hélice: Operaciones para modelar la punta de la pala 146 Figura 5-249. Hélice: Primera parte de la estructura de fijación de las palas 147 Figura 5-250. Hélice: Estructura de fijación de las palas finalizada 147 Figura 5-251. Cowlings: Reproducción virtual del libro frente a nuestro modelo (sin palas) 148 Figura 5-252. Cowlings: Imagen real del libro frente a nuestro modelo (sin cubierta) 148 Figura 5-253. Canopy (conjunto completo): planos 149 Figura 5-254. Windscreen: Algunos de los perfiles 150 Figura 5-255. Windscreen: planos 150 Figura 5-256. Windscreen en nuestro modelo 151 Figura 5-257. Sliding Hood: planos 151 Figura 5-258. Sliding Hood: secuencia del proceso de modelado 152 Figura 5-259. Sliding Hood en nuestro modelo 152 Figura 5-260. Canopy: Imágenes reales frente al modelo 3D 153 Figura 5-261. Fin fuse: perfil utilizado en las operaciones Rib 154 Figura 5-262. Fin fuse: operaciones Multi-sections Surface y Fill, con guías y secciones marcadas 154 Figura 5-263. Unión Fin Fuse – Estabilizador horizontal 155 Figura 5-264. Estabilizador horizontal: Plano y tabla de secciones 155 Figura 5-265. Estabilizador horizontal: Plano general 156 Figura 5-266. Estabilizador horizontal: características de la operación Rib 156 Figura 5-267. Estabilizador horizontal: secciones en el entorno del conjunto 157 Figura 5-268. Estabilizador horizontal finalizado 157 Figura 5-269. Timón de profundidad: Plano y tabla de secciones 158 Figura 5-270. Timón de profundidad: Plano general 158 Figura 5-271. Timón de profundidad: secciones en el entorno del conjunto 159 Figura 5-272. Timón de profundidad finalizado 159 Figura 5-273. Timón de dirección: Standard vs Broad 160 Figura 5-274. Timón de dirección: Plano y tabla de secciones 160 Figura 5-275. Timón de dirección: plano general 161 Figura 5-276. Timón de dirección: operación Rib en detalle 162 Figura 5-277. Timón de dirección: secciones convenientemente colocadas en el entorno del conjunto 162 Figura 5-278. Timón de dirección: Imagen real frente a nuestro modelo 163 Figura 5-279. Trim Tab: piezas finales situadas en la cola 163 Figura 5-280. Cola: Imagen real frente a nuestro modelo 3D 164 Figura 5-281. Ala: Planos globales 165 Figura 5-282. Ala: Pautas de construcción de las costillas 165 Figura 5-283. Ala: secciones pares 166 Figura 5-284. Ala: modelado del revestimiento externo 166 Figura 5-285. Ala: secciones pares e impares más revestimiento 166 Figura 5-286. Ala: operación Pocket para el alojamiento de largueros 167 Figura 5-287. Ala: operación de vaciado mencionada 167 Figura 5-288. Ala: sujeciones alerón y vaciado para el movimiento de los flaps 168 Figura 5-289. Ala: agujero para tren de aterrizaje retraído 168 Figura 5-290. Ala: Pieza de sujeción para la estructura del tren de aterrizaje 169 Figura 5-291. Ala: largueros y detalle del agujero que evita la colisión con un componente el tren de aterrizaje 169 xxiii Figura 5-292. Alerón: planos generales 170 Figura 5-293. Alerón: secciones, a partir de los datos de la estructura alar completa, unidas por Multi-sections Surface 171 Figura 5-294. Alerón: secciones llenas y revestimiento 171 Figura 5-295. Alerón finalizado 171 Figura 5-296. Alerón real 172 Figura 5-297. Flaps: planos generales 172 Figura 5-298. Flap interno: planos 173 Figura 5-299. Flap interno: superficie externa obtenida a partir de sucesivos cortes por Split 173 Figura 5-300. Flap interno: modelo en CATIA frente a la pieza real 174 Figura 5-301. Flap externo: planos 174 Figura 5-302. Flap externo: superficie externa obtenida a partir de sucesivos cortes por Split 175 Figura 5-303. Flap externo: modelo en CATIA frente a la pieza real 175 Figura 5-304. Ala: imagen real frente a nuestro modelo 176 Figura 5-305. Ala: imagen real frente a nuestro modelo (2) 176 Figura 5-306. Tren de aterrizaje fijo: planos 177 Figura 5-307. Strut: sucesión de operaciones Pad 178 Figura 5-308. Strut: secuencia de operaciones para pieza superior 178 Figura 5-309. Strut: secuencia de operaciones para pieza inferior 179 Figura 5-310. Yoke: Sucesión de operaciones que nos dan la primera pieza 179 Figura 5-311. Yoke: Sucesión de operaciones que nos dan la segunda pieza y el sólido final 180 Figura 5-312. Rueda tren fijo: Secuencia de operaciones para el modelado de la llanta 180 Figura 5-313. Rueda tren fijo: Remachado llanta 181 Figura 5-314. Rueda tren fijo: Proceso de modelado del neumático 181 Figura 5-315. Tren de aterrizaje fijo: Proceso de modelado del agarre 1 182 Figura 5-316. Tren de aterrizaje fijo: Características del agarre 2 182 Figura 5-317. Tren de aterrizaje fijo: comparación entre imagen real y nuestro modelo 183 Figura 5-318. Oleo strut: plano 184 Figura 5-319. Port oleo strut: secuencia de operaciones para la obtención de la primera pieza 185 Figura 5-320. Port oleo strut: secuencia de operaciones para la obtención de la segunda pieza 186 Figura 5-321. Port oleo strut: vaciado de las superficies 186 Figura 5-322. Port oleo strut: secuencia de operaciones para la obtención de la tercera pieza 187 Figura 5-323. Port oleo strut: secuencia de operaciones para la obtención de la cuarta pieza 187 Figura 5-324. Port axle fitting: secuencia de operaciones para la obtención de la primera pieza 188 Figura 5-325. Port axle fitting: secuencia de operaciones Pocket para finalizar el componente 188 Figura 5-326. Port pintle: plano 189 Figura 5-327. Port pintle: secuencia de operaciones para la obtención de la pieza final 190 Figura 5-328. Rueda tren de aterrizaje retráctil: plano llanta 191 Figura 5-329. Rueda tren retráctil: sucesión de operaciones para la llanta 191 Figura 5-330. Rueda tren retráctil: llanta finalizada 192 Figura 5-331. Rueda tren de aterrizaje retráctil: plano neumático 192 Figura 5-332. Rueda tren retráctil: neumático finalizado 193 Figura 5-333. Recubrimiento tren retráctil: plano 193 Figura 5-334. Recubrimiento tren retráctil: Sketch de la forma en planta 194 Figura 5-335. Recubrimiento tren retráctil: sucesión de operaciones para obtener la pieza final 194 Figura 5-336. Tren de aterrizaje retráctil: comparación entre imagen real y nuestro modelo 195 Figura 5-337. Tren de aterrizaje retráctil: comparación entre imagen real y nuestro modelo 195 Figura 6-1. Textura del material creado 197 Figura 6-2. Muestra de detalles del fuselaje 197 Figura 6-3. Render vistas Spitfire 198 Figura 6-4. Spitfire real 1 199 Figura 6-5. Spitfire CATIA 1 199 Figura 6-6. Spitfire real 2 200 Figura 6-7. Spitfire CATIA 2 200 Figura 6-8. Spitfire real 3 201 Figura 6-9. Spitfire CATIA 3 201 1 1 INTRODUCCIÓN n el presente trabajo se lleva a cabo la recuperación digital de patrimonio aeronáutico mediante planos, es decir, el objeto del proyecto será construir un modelo digital mediante la interpretación y uso de una serie de planos de piezas y sus correspondientes instrucciones de construcción. Hemos de tener en cuenta que la recuperación de patrimonio mediante procesos digitales es una tendencia que se ha ido desarrollando en los últimos años de manera que hoy día disponemos de multitud de técnicas. Estas técnicas nos permiten abarcar proyectos que años atrás eran inviables, destacando especialmente el almacenaje digital (utilizado ampliamente en museos). En nuestro caso, como hemos dicho anteriormente, trabajaremos con planos detallados de las diferentes piezas que componen la totalidad del avión. Para el diseño de estos componentes y su posterior ensamblaje usaremos el software CATIA V5R19 (Computer-Aided Three dimensional Interactive Application), que es uno de los programas más potentes en materia de diseño, fabricación y análisis industrial. Las razones que nos han llevado a utilizar este software serán tratadas posteriormente en el desarrollo del documento. El avión que hemos elegido para su modelado y recreación virtual es unos de los cazas más destacados e icónicos de la Segunda Guerra Mundial, el Supermarine Spitfire Mk IX 1 , el cual trataremos con detalle en siguientes puntos del trabajo. 1.1 Propósito y objetivos Podemos diferenciar una serie de objetivos generales asociados a nuestro proyecto y que cubriremos mediante la realización del trabajo. A continuación, mostramos dichos objetivos por orden de prioridad:  Generar un modelo en 3D del avión Supermarine Spitfire Mk IX con la máxima precisión posible. En dicha tarea estaremos limitados por la información disponible, principalmente documentación gráfica (número de planos y precisión de estos, imágenes detalladas del avión…), así como por nuestro conocimiento y manejo del software utilizado.  Analizar la metodología empleada a la hora de realizar el modelado y recreación virtual del Spitfire. Para ello expondremos el uso de la herramienta CATIA V5, explicando desde la creación de piezas hasta el ensamblaje de estas.  Realizar una investigación acerca del avión en cuestión. Para ello estudiaremos el contexto en el que aparece, su papel en la historia, su uso y desaparición y, por último, la huella que ha dejado en el mundo de la aviación. 1.2 Ámbito, alcance y límites Como hemos mencionado anteriormente, dicho trabajo se centrará en el modelado y la recreación virtual del caza británico Supermarine Spitfire. Por tanto, trabajaremos en el ámbito del diseño 3D asociado al mundo de la aeronáutica, algo que sin duda ha sido de especial motivación en la realización del proyecto, en parte por tratar de forma directa con un avión para poner fin a los estudios del grado en Ingeniería Aeroespacial y también, por el hecho de trabajar con un software muy importante a la hora de acceder al mercado laboral en el mundo de la 1 El distintivo Mk IX hace referencia a una de las variantes desarrolladas de este caza. E 9 3 PUNTO DE PARTIDA. DOCUMENTACIÓN ras proponer al tutor la realización de un proyecto basado en el modelado y la recreación virtual de una aeronave, da comienzo la primera parte de todo trabajo de esta índole, la búsqueda de planos que nos permitan su realización. Nos planteamos tres opciones, que mostramos a continuación por orden de prioridad:  En principio, la idea era movernos en los primeros años del desarrollo de la aviación, donde destacaban especialmente los aviones que participaron en la Primera Guerra Mundial (biplanos o triplanos con estructura de aluminio recubierta de tela).  Como segunda opción teníamos cazas de la Segunda Guerra Mundial, más complejos, haciendo que el proceso de modelado sea más difícil y más lento.  Como última alternativa, algún avión comercial. Opción remota, puesto que, al tratarse de aviones de grandes dimensiones (para el transporte de pasajeros) el número de piezas aumenta considerablemente haciendo del diseño un proceso muy laborioso. Con estas tres ideas en mente, comenzamos la búsqueda de planos utilizando internet como fuente. Los resultados obtenidos no fueron muy esperanzadores, ya que en gran medida se trataba de planos de aeromodelismo que, por tanto, difieren del modelo real (no acotados y con bajo nivel de detalle). Por este motivo, ampliamos el rango de búsqueda contactando a diferentes asociaciones y museos. A continuación, mostramos una lista de aquellos que nos dieron una respuesta.  Museo Aeronáutico de Málaga: Facilita manuales de vuelo del Douglas DC3 de 1945, sin mucho detalle para la construcción, y manual de mantenimiento del Convair 440, con detalles sobre formas y medidas. Ofrecimiento de visita al museo para realizar copia digital del manual elegido, o bien, envío a Sevilla.  Museo del Aire de Madrid / Archivo histórico del Ejército del Aire: Envío de planos del CASA Breguet XIX y Bücker BÜ-131. No obstante, se trata de planos de vistas generales del avión, poco detallados para el proyecto desarrollado.  Blogs y webs dedicadas al modelado en 3D: Envío de planos del aeroplano-monoplano “Causarás”. Igualmente con bajo nivel de detalle.  Asociaciones dedicadas a la recuperación de patrimonio aeronáutico mediante proyectos de construcción de aeronaves: Entre ellas el Club de Vuelo Deportivo Yvytu, encargado de la reconstrucción del Deperdussin modelo B de 1912, cuya respuesta a la facilitación de planos fue negativa.  Particulares aficionados al aeromodelismo: Facilitan manuales de mantenimiento del A380 y blueprints del Fokker DR1. Cabe destacar que iniciamos contactos con otros muchos organismos que, o bien, no nos dieron respuesta alguna o que nos ofrecían planos previo pago de cantidades no asumibles. Simultáneamente continuamos la búsqueda por internet donde, acotando aún más los criterios de búsqueda, encontramos esta vez resultados más satisfactorios, mayoritariamente libros:  Model Airplane News: the Best of Wylam (Books 1, 2, 3 & 4): Planos de múltiples aeronaves desde su aparición hasta la Segunda Guerra Mundial. Especialmente útiles los planos correspondientes a algunos aviones de la Primera Guerra Mundial. T Punto de partida. Documentación 10  Scale Aircraft Drawings (WWI & WWII): Similar al anterior.  Spitfire Mk. IX & XVI Engineered by Paul H. Monforton: Libro detallado de 432 páginas dedicadas exclusivamente al icónico caza británico, entre las que figuran 133 páginas de planos acotados. Por tanto, llegamos a un punto de inflexión donde, con toda la información recopilada, debemos descartar aquella que no nos satisface y quedarnos con las opciones que nos ofrecen mayores expectativas en cuanto al diseño 3D. Eliminamos toda opción que carezca de un alto nivel de detalle en los planos y otras, como es el caso del A380, por el nivel de dificultad que implica una aeronave de esa magnitud, tratándose de una de las mayores obras de ingeniería del actual siglo. Nuestras alternativas son:  Modelado de aeronaves de la Primera Guerra Mundial a partir de los libros “the Best of Wylam” o “Scale Aircraft Drawings”. En particular, Bristol F.2B, Chance Vought VE-7, DeHavilland D.H.4 o Sopwith Camel que se muestran con alto nivel de especificación.  Modelado del Convair 440, cuyo manual de mantenimiento nos facilita el Museo Aeronáutico de Málaga. Pese a ser un avión comercial de la década de los 50, no era muy grande (de hecho sólo podía albergar unos 50 pasajeros).  Modelado del Supermarine Spitfire Mk IX, aparentemente una apuesta laboriosa y difícil tras una primera vista del libro. No obstante, goza de los planos con mayor nivel de detalle, aparte de una documentación gráfica basada en fotografías muy extensa.  Modelado de la Estación Espacial Internacional. Se trata de una alternativa que rompe con el tema propuesto, pero que no obstante tenemos en cuenta, puesto que, contamos con planos detallados y acotados de todos los módulos de la estación descargados de la web de la NASA. Finalmente apostamos por el modelado y recreación virtual del Spirfire Mk IX tras la adquisición del libro de Paul H. Monforton en su versión digital PDF 2 . Lo que más destaca de este libro es su meticulosa organización por capítulos que sin duda nos ayudará a distribuir por partes el diseño del avión. Estos son: 1. Introduction 2. Fuselage 3. Cowlings 4. Wing Fillet 5. Canopy 6. Empenagge 7. Wing 8. Undercarriage 9. Cockpit Incluye dibujos técnicos realizados a partir de planos de fabricación originales, que serán en gran parte la base del proyecto. Se trata de un hallazgo de gran importancia, puesto que, inclinó la balanza a favor del Supermarine Spitfire, para el que sabíamos que necesitábamos un alto nivel de documentación. Complementamos la información a través de otros libros de ilustraciones de esta aeronave y páginas webs con proyectos de construcción del caza para exposiciones, coleccionistas e incluso, exhibiciones en clubs de vuelo:  Aero Detail 27 Vicker-Supermarine Spitfire Mk V-XVI: Documentación gráfica impresionante de cada una de las partes del avión. La gran cantidad de información que aporta lo hace un complemento perfecto de nuestra principal guía.  SAM Modellers - The Supermarine Spitfire: Aparte de gran cantidad de imágenes y dibujos, incluye textos explicativos de la aparición, uso o construcción, aparte de diferencias entre modelos y otros 2 La versión PDF se encuentra bloqueada para copia e impresión. Por tanto, para imprimir las partes que consideramos necesarias, debemos hacer capturas con las que perdemos la escala que aparece en el documento (calcularemos la escala en cada caso). 11 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX detalles.  Spitfire in my Workshop by David Glen: Dispone de libro y página web dedicado a la reproducción del Spitfire Mk I a escala 1:5, con imágenes de algunas partes del proceso.  Aussie Modeller International web: Tiene una galería de imágenes del proceso de construcción del modelo Mk V del Spitfire llevado a cabo en Toowoomba, Australia. Incluye algunas capturas del modelado en 3D de piezas.  Airframe Assemblies web: De forma similar a la anterior, incluye una serie de fotografías de piezas reparadas y/o construidas por esta compañía dedicada especialmente a la reparación y reproducción de piezas de aeronaves que participaron en la Batalla de Inglaterra.  The Kent Spitfire web: Compañía dedicada a la reconstrucción del Spitfire Mk IX para devolverlo a condiciones de vuelo. Se explica el proceso de acompañado de imágenes de gran utilidad, especialmente para el modelado del fuselaje.  Biggin Hill Heritage Hanger web: Se trata de un hangar que reproduce el famoso aeródromo de la Segunda Guerra Mundial situado en Biggin Hill. En él destacan varios modelos de Spitfire conservados en condiciones de vuelo y de los que se nos muestran multitud de capturas con buen nivel de detalle. De esta forma, ponemos fin al primer paso del largo proceso que supone la consecución de este trabajo de fin de grado. Desde este momento nuestro trabajo será analizar toda la información que hemos adquirido y aplicarla para poder reproducir la aeronave fielmente en CATIA. 13 4 SUPERMARINE SPITFIRE n este capítulo vamos a describir la aeronave en la que hemos centrado el trabajo. Para ello analizaremos su historia, tratando desde el contexto en el que aparece hasta su papel en los conflictos bélicos y su consecuente legado en la historia militar y el mundo de la aviación. 4.1 Nacimiento Para hablar del origen del Spitfire es necesario hacer mención a su diseñador jefe, Reginald J. Mitchell. Apasionado de la aeronáutica desde niño, Mitchell se consagró como director de diseño de la empresa Pemberton Billing a los 24 años, compañía que tras la Primera Guerra Mundial, pasó a llamarse Supermarine Aviation Works. En tiempos de paz y haciendo uso de los conocimientos adquiridos durante la Gran Guerra, Supermarine Aviation Works dedicó sus esfuerzos al desarrollo de hidroaviones. La aviación se volcó en batir marcas de velocidad y alcance, competiéndose en la conocida copa Schneider que el equipo de Mitchell ganó en 1922 con el “Sea Lion”. Posteriormente volvió a levantar la copa hasta en 3 ocasiones más en 1927, 1929 y 1931, donde el Supermarine S6B dejó el record de velocidad en 650 km/h. Figura 4-1. Supermarine S6, en el morro se aprecia la forma del Spitfire En 1931 el Ministerio del Aire británico lanza un proyecto cuyo objetivo era remplazar al biplano Bristol Bulldog. La propuesta de Mitchell fue el Supermarine 224, en cuyo perfil empiezan a apreciarse las líneas del Spitfire a pesar de que en alzado parece un Stuka 3 y en planta un S4. El proyecto fue adjudicado al Gloster Gladiator. 3 Stuka: Junkers Ju 87, avión alemán de ataque a tierra biplaza que participó en la Segunda Guerra Mundial. E Supermarine Spitfire 14 Figura 4-2. Supermarine 224 A pesar de no ser elegido, el equipo continuó trabajando en la mejora del modelo convencido de que el Ministerio había cometido un error (Alemania estaba construyendo cazas monoplanos más veloces y ligeros). Mitchell tenía cáncer y desde ese momento trabajó a contrarreloj en el diseño de un caza de ala elíptica, sabedor de que una nueva guerra era inminente y Alemania llevaba ventaja en fuerza aérea. De esta manera surge el Spitfire cuyo primer prototipo voló el 5 de Marzo de 1936, dejando muy buen sabor de boca. Se trataba de un caza de líneas modernas, que mejoraba el rendimiento aerodinámico, de excelente maniobrabilidad y extremadamente rápido gracias a su motor Rolls-Royce Merlin refrigerado con aceite. No obstante, el diseño de ala elíptica era complejo de fabricar lo que daba ventaja a los alemanes, cuyo caza insignia, el Messerschmitt Bf 109, se fabricaba en un tercio de tiempo ofreciendo un rendimiento similar. 15 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 4-3. Supermarine 300, posteriormente conocido como Spitfire Mk I Para armar a la obsoleta RAF 4 había entrado en fabricación el Hawker Hurricane, pero el Spitfire lo superaba en aspectos claves como la velocidad, el manejo o la potencia de fuego. Esta última característica se veía reflejada en el nombre que dio la compañía a la obra culmen de Mitchell (pues Spit fire significa escupir fuego). El Ministerio del Aire realizó un pedido de 310 aviones en Junio de 1936, razón por la que se creó una nueva fábrica en Castle Bromwich como complemento a la fábrica de Supermarine de Southampton. Durante su periodo de servicio a la RAF, se fabricaron más de 23000 unidades de todos sus modelos, siendo el único caza británico en estar en producción continua antes, durante y después de la Segunda Guerra Mundial. El tipo más común fue el Spitfire Mk V, seguido del Mk IX, objeto de nuestro proyecto. Finalmente, Mitchell perdió su batalla contra el cáncer en Junio de 1937 y no llegó a ver como su caza entraba en acción contra la Alemania de Hitler. 4.2 Historia operacional 4.2.1 Comienzos en la RAF El Spitfire hace su debut con la RAF el 4 de Agosto de 1938 en el escuadrón Nº 19 de Duxford, aumentando su número semanalmente de manera que al comienzo de la Segunda Guerra Mundial contaba con unos 400 ejemplares. Figura 4-4. Los Spitfire del escuadrón 19 de la RAF 4 RAF: Royal Air Force, es decir, Real Fuerza Aérea Británica. Supermarine Spitfire 16 El 6 de Septiembre de 1939, Inglaterra llevaba apenas tres días de guerra y ningún piloto de la RAF había entrado aún en combate, cuando se detectó un avión no identificado que se aproximaba a gran altura. En el aeródromo de Hornchurch se dio orden de desplegar a los Spitfires de los escuadrones 54, 65 y 74. Simultáneamente en el campo de aviación North Weald se desplegaron también los Hurricanes de los escuadrones 151 y 56. Las deficientes comunicaciones entre pilotos y centros de mando, sumado a la inexperiencia y el nerviosismo de los pilotos, dieron lugar a un incidente de fuego amigo conocido como la batalla de Barking Creek en la que dos Hawker Hurricane del escuadrón 56 fueron derribados por aviones Spitfire del escuadrón 74. Como consecuencia de ello, Montague Leslie Hulton-Harrop fue el primer piloto británico fallecido en el recién comenzado conflicto armado. Los responsables de esta tragedia, Vincent Byrne y John Freeborn fueron exonerados por el tribunal que lo consideró un desafortunado accidente. El caso de John Freeborn llama la atención, puesto que se convertiría en uno los mejores pilotos de Spitfire derribando hasta once aviones alemanes y dejando la marca de más horas de vuelo durante la Batalla de Inglaterra. 4.2.2 Batalla de Inglaterra Durante la Batalla de Inglaterra entraron en combate los Spitfire Mk I y II, que de acuerdo con la táctica de la RAF se mantenían a retaguardia para contraatacar a los cazas escoltas alemanes. Ambos modelos usaban ocho ametralladoras de 0.303, que pese a proporcionar gran potencia de fuego no tenían calibre suficiente para derribar los aviones metálicos de Alemania, que en multitud de ocasiones volvían tras la batalla con agujeros en su fuselaje que no comprometían su integridad. Figura 4-5. Formación Spitfire en la Batalla de Inglaterra En parte por este motivo y también por el mayor número de unidades de las que se disponía, se usaron los Hawker Hurricane para interceptar los bombarderos alemanes, de manera que fueron responsables de siete de cada diez de los derribos realizados. Todo ello pese a las mejores características del Spitfire, que en futuros modelos solventó algunos de los fallos presentes en los primeros ejemplares. Pese a todo, el Spitfire presentaba importantes ventajas con respecto a su archienemigo, el Messerschmitt Bf 109, entre las que destacan su maniobrabilidad, velocidad angular o visibilidad del piloto. Esto permitió al caza inglés ganar multitud de combates aéreos en esta contienda aumentando considerablemente el número de bajas entre las filas alemanas. Desde ese momento, se convertiría en la columna vertebral del Mando de Caza de la RAF. 4.2.3 Ofensiva europea (1941-43) Como hemos visto anteriormente, el Spitfire presentaba un error clave en la organización de las ametralladoras. De ahí que en 1941 entrase en vigor el modelo Mk V que contaba con menos armas, pero de mayor calibre (dos cañones de 20mm y 4 ametralladoras de 0.303), lo cual proporcionaba un patrón de fuego más cerrado y más efectivo. 17 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX No obstante, con la llegada del Focke-Wulf Fw 190, el entonces operativo Spitfire Mk V se vio superado en todos los aspectos, excepto los giros. De esta forma las bajas de Spitfire aumentaron y el ejército alemán afianzó su superioridad en el aire. Como respuesta, los ingleses fabricaron el modelo Mk IX con motor Merlin 61 y, hasta que este empezó a aparecer en grandes cantidades, se hicieron modificaciones en el Mk V, tales como, alas recortadas o motor optimizado para vuelos a baja altitud. El Spitfire era un caza de baja autonomía y sus operaciones se limitaron al noroeste de Francia y el canal de la Mancha. Su misión hasta el completo desarrollo de los cazas estadounidenses, como el P-51 Mustang, consistió en escoltar a los bombarderos. Una vez que la guerra se intensificó en Europa estos salieron a cielo abierto a enfrentar a las fuerzas aéreas de la Luftwaffe. Figura 4-6. Formación en V de 3 aviones, la formación usada por los Spitfire 4.2.4 Servicio en el Mediterráneo  Primer servicio en Marzo de 1942 despegando del portaaviones HMS Eagle.  Se entregan 275 ejemplares a la isla de Malta.  Participación en el Teatro de África del Norte.  Usados por RAF, SAAF 5 y USAAF 6 en las campañas de Sicilia e Italia. Figura 4-7. Spitfire en HMS Eagle 5 SAAF: South African Air Force 6 USAAF: United States Army Air Forces Proceso de modelado en catia 24 Figura 5-4. Macro GSD_PointSplineLoftFromExcel Una vez hecho esto, podemos proceder a la introducción de los puntos en nuestro archivo de CATIA mediante la activación de la macro correcta. No obstante, con estos puntos sólo representamos el contorno exterior de la costilla en cuestión. Por tanto, necesitamos otro medio, más allá del libro, con el que obtener las coordenadas correctas del contorno interior y otros detalles, como el centro de las circunferencias a taladrar o la posición de las esquinas de los agujeros correspondientes a los largueros. En este caso utilizaremos como fuente algunas imágenes que encontramos por internet de las costillas del Spitfire y el software GeoGebra para la obtención de las coordenadas necesarias. Este programa nos permite importar imágenes y fijar 3 de sus esquinas, de acuerdo a 3 coordenadas ya conocidas, y una vez hecho esto, podemos añadir puntos a lo largo de toda la imagen obteniendo sus correspondientes coordenadas. Nuevamente, pasamos estas coordenadas al Excel correspondiente y representamos los puntos en cuestión en CATIA con la ayuda de la macro correcta. 25 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-5. Ejemplo del uso de GeoGebra (Costilla 18a) A continuación procedemos a la explicación del modelado de cada uno de las partes que componen el fuselaje. En el caso de las costillas el proceso es muy parecido, por lo que explicaremos en detalle aquellas que consideramos más representativas de la tarea realizada o aquellas que presenten mayor complejidad o número de componentes. Es importante hacer referencia al sistema de planos que hemos utilizado, igual para cada una de las costillas para así facilitar el trabajo a la hora de situarlas en el espacio. En el plano xy tenemos como referencia la línea Fuselage Datum, mientras que en el plano zx es Fuse & Wing spar Datum. 5.1.2 Costilla 11 Comenzamos por la costilla 11 puesto que es la costilla más compleja, con mayor número de componentes y que más tiempo nos ha llevado modelar. De esta manera, mediante la explicación del proceso de modelado de esta costilla establecemos la dinámica de trabajo que seguiremos en las otras costillas, en las que entraremos en menos detalle. Cabe destacar que acoplada a la superficie de esta costilla, se encuentra una estructura de barras en la que irá colocado el asiento del piloto. Proceso de modelado en catia 26 Figura 5-6. Costilla 11 según los planos del libro Figura 5-7. Costilla 11 en nuestro modelo Podemos ver como la Costilla 11 queda fielmente recreada según los planos. La única diferencia apreciable es la inclusión en nuestro modelo del mecanismo de ajuste de altura del asiento, que no queda recogido en los planos de la Costilla 11 como tal. Todas las interpretaciones llevadas a cabo por falta de información son consistentes con la funcionalidad de cada pieza en particular. 5.1.2.1 Sección 11 Para la realización del marco de la costilla partimos, como hemos dicho anteriormente, de las coordenadas de una serie de puntos que introduciremos en CATIA. 27 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Tabla 5-1. Muestra de los puntos del contorno exterior de la costilla 11 Referencia X Y Z WL 1 395,73 0 101,6 WL 2 373,13 0 203,2 WL 3 332,49 0 304,8 WL 4 268,22 0 406,4 WL 5 217,93 0 508 WL 6 167,64 0 609,6 WL 7 49,28 0 711,2 BL top 0 0 715,77 BL 1 127 0 676,15 BL 2 254 0 434,85 BL 2.5 330,2 0 309,37 WL FD 406,65 0 0 WL -1 410,21 0 -101,6 WL -2 405,13 0 -203,2 WL -3 393,45 0 -304,8 WL -4 371,6 0 -406,4 WL -5 341,63 0 -508 WL -6 287,02 0 -609,6 BL btm 0 0 -711,2 BL -1 127 0 -699,77 BL -2 254 0 -643,13 BL -2.5 330,2 0 -536,19 Una vez introducidos, procedemos a proyectar los puntos correspondientes a los contornos exterior e interior en un Sketch, a unirlos correctamente mediante Spline y a hacer simetría con respecto al eje vertical. Figura 5-8. Sección 11: Sketch correspondiente Proceso de modelado en catia 28 A continuación le damos espesor a este perfil mediante la orden Pad. El valor de dicho espesor lo obtenemos a partir de algunos de los planos, siendo aproximadamente de 27 mm para todas las costillas a excepción de la costilla 8. Posteriormente le añadimos una superficie externa que nos servirá para la sujeción de la costilla al revestimiento del fuselaje. Dicha superficie la modelaremos a través de la operación Rib, con un perfil de ancho 50 mm y espesor 3 mm que tendrá como curva guía el propio contorno exterior de la costilla. Figura 5-9. Sección 11: Perfil extruido con la operación Rib Una vez hecho esto, procedemos al taladrado y vaciado de la superficie mediante la orden Pocket:  Realizaremos agujeros pasantes de diámetros variados (48, 37, 12, 5 y 3.5 mm) conociendo previamente la posición de los centros de estas circunferencias. Algunos se corresponden con los agujeros que servirán de unión con los refuerzos.  Vaciamos los perfiles correspondientes a los huecos donde situaremos los largueros, los correspondientes al carril que sigue la cubierta de la cabina y otros particulares en esta costilla como son los huecos superiores. Figura 5-10. Sección 11 antes y después del taladrado y vaciado 29 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 5.1.2.2 Refuerzo superior 11 Este refuerzo, situado en la parte posterior de la costilla 11, sirve como sujeción para el larguero superior que une las costillas 11 y 12. Se trata de una chapa metálica de 1 mm de espesor que queda unida mediante remaches a la superficie, por lo que contará con los correspondientes agujeros para las uniones. Realizamos el Sketch con el perfil correspondiente que extrudimos con la orden Pad para, posteriormente, realizar el vaciado (Pocket) correspondiente a los agujeros (pasantes) de remaches y sujeción del larguero. En general, para el modelado de los refuerzos nos hemos basado en documentación fotográfica, es decir, en la mayoría de las ocasiones carecemos de planos, ya sean acotados o sin acotar, de las piezas en cuestión. Figura 5-11. Refuerzo superior 11: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado Los agujeros más pequeños son circunferencias de 3.5 mm de diámetro, mientras que los más grandes tienen diámetro 5 mm. 5.1.2.3 Refuerzo lateral 11 Este refuerzo, situado en ambas caras y a ambos lados de la costilla, sirve como sujeción para los largueros laterales principales y también para las barras, diagonales y horizontal (componentes de la costilla 11). Tiene 1 mm de espesor y le damos forma a partir de fotografías y también mediante la proyección de puntos característicos de su superficie. La secuencia que seguimos es igual al refuerzo anterior: primero dibujamos el perfil en un Sketck, al que aplicamos la orden Pad para dar espesor y, finalmente, la orden Pocket para el vaciado de la superficie (agujeros pasantes). Proceso de modelado en catia 30 Figura 5-12. Refuerzo lateral 11: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado Los agujeros más pequeños son circunferencias de 3.5 mm de diámetro, mientras que los más grandes tienen diámetro 5 mm. 5.1.2.4 Refuerzo inferior 11 El refuerzo inferior también se sitúa en ambas caras de la superficie de la costilla, igualmente tendrá 1 mm de espesor (Pad) y su función es servir de soporte a las barras diagonales (componentes de la costilla 11). De ahí que contenga taladrados pasantes en su superficie (Pocket). Contamos con algunos planos donde podemos observar esta pieza, lo que nos hará más fácil el modelado y dará un resultado más preciso. Figura 5-13. Refuerzo inferior 11: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado Los agujeros más pequeños son circunferencias de 3.5 mm de diámetro, mientras que los más grandes tienen diámetro 5 mm. 31 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 5.1.2.5 Barra horizontal 11 Se trata de una barra de sección cuadrada de lado 27 mm, que se sitúa de forma horizontal en el entorno de la costilla 11. Se realiza la sujeción mediante los refuerzos laterales y a ella se adhieren otras piezas, lo que provoca la existencia de agujeros en sus superficies. Debe garantizar la no colisión con el marco de la costilla. Figura 5-14. Barra horizontal 11: Sketch correspondiente Una vez realizado el perfil de la pieza, acotado correctamente, se procede a la extrusión de dicho perfil haciendo uso de la operación Pad. Para acabar, se realizan taladrados de 5 mm de diámetro, 6 en la cara superior para la sujeción de los pestillos y 4 en la cara frontal para la unión de la barra con los refuerzos laterales. Figura 5-15. Barra horizontal 11 situada correctamente en el conjunto Costilla 11 previa realización de extrusión y vaciado 5.1.2.6 Barra diagonal 11 En este caso tenemos dos barras, también de sección cuadrada de lado 27 mm, que se sitúan en la mitad inferior de la costilla, unidas al resto de la estructura por los refuerzos inferiores y los laterales. Debe garantizar la no colisión con otras piezas del conjunto, por lo que se le dan cortes en los extremos de acuerdo a estas condiciones (hecho que podemos verificar en el extremo inferior de la barra en el Sketch correspondiente). La dinámica seguida para el modelado es la que sigue: Sketch, Pad para dar espesor y Pocket para realizar el taladrado (todos de 5 mm de diámetro). Proceso de modelado en catia 32 Figura 5-16. Barra diagonal 11: Sketch y pieza final situada correctamente en el conjunto Costilla 11 previa realización de extrusión y vaciado 5.1.2.7 Placa armadura para la cabeza (Head armour 11) Esta placa se encuentra en la parte superior de la costilla 11 y sirve como apoyo para la cabeza del piloto y de protección a posibles impactos en dicha posición. A ella se encuentra acoplada otra pieza, para el cinturón de seguridad, por lo que contará con una serie de agujeros en su superficie tanto para su propia sujeción al conjunto, como para la unión de la susodicha pieza. En los planos de costilla contamos con información suficiente para modelarla, previa determinación de la escala del papel, realizando las medidas que sean necesarias. En base a esta información dibujamos el perfil (Sketch) al que damos un espesor de 6 mm mediante la orden Pad. Sobre la superficie dibujamos los agujeros (circunferencias de 5 mm de diámetro) y realizamos el vaciado con Pocket. Figura 5-17. Head armour 11: Sketch y pieza final situada en el conjunto Costilla 11 tras extrusión y vaciado 33 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 5.1.2.8 Agarre para el cinturón de seguridad (Shoulder belt seat roller 11) Se trata de una pieza realizada por soldadura y compuesta de tres placas. Una primera en el plano zx que sirve como unión a la placa armadura explicada en el apartado anterior y otras dos laterales situadas en planos paralelos al yz. Estas dos placas sirven de soporte para un cilindro de diámetro 5 mm sobre el que se sitúa otro cilindro hueco de diámetro 10 mm y espesor 2 mm (activamos la opción Thick), en el que se situaría y giraría el cinturón. En este caso disponemos de planos para el modelado de una pieza similar a la original, pero no con todo lujo de detalles, puesto que se trata de una pieza de reducido tamaño y los planos representan la costilla en su conjunto. Comenzamos realizando la placa del plano xy (Sketch, seguido de Pad para dar 1 mm de espesor y finalmente Pocket con los 8 remaches que le sirven de unión a la Head Armour), seguimos con el modelado de la placa cuyo perfil dibujamos a 91.8 mm del plano yz (Pad mirrored extent de 0.5 mm, seguido de Pocket para el agujero donde se sitúa el cilindro de 5 mm de diámetro), realizamos simetría de esta última placa con respecto al plano yz y, finalmente, realizamos el modelado de ambos cilindros concéntricos. Figura 5-18. Shoulder belt seat roller 11: A la izquierda sketch correspondiente a la placa del plano xy y a la derecha el correspondiente a las placas laterales Figura 5-19. Shoulder belt seat roller 11 sobre la placa armadura previa realización de extrusión y vaciado Todos los taladrados se realizan con circunferencias de 5 mm de diámetro. 5.1.2.9 Estructura de sujeción del asiento (Seat mounting frame 11) Se trata de un conjunto muy complejo compuesto por un gran número de piezas y cuyo fin es servir como estructura de sujeción del asiento del piloto. Entre sus componentes encontramos barras, amortiguadores, mecanismos para el movimiento del asiento… Hemos tratado de recrear esta estructura de la forma más precisa y fiel a la realidad, aunque simplificando Proceso de modelado en catia 40 3. Pocket: Figura 5-33. Seat mounting frame 11: Pocket pieza 1 amortiguador 4. Mirror: Figura 5-34. Seat mounting frame 11: Mirror pieza 1 amortiguador 41 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 5. Pocket: Figura 5-35. Seat mounting frame 11: Pocket.2 pieza 1 amortiguador 5.1.2.9.4 Pieza 2 del amortiguador Figura 5-36. Seat mounting frame 11: Pieza 2 amortiguador + árbol de operaciones Proceso de modelado en catia 42 5.1.2.9.5 Pieza 3 del amortiguador Figura 5-37. Seat mounting frame 11: Pieza 3 amortiguador + árbol de operaciones 5.1.2.9.6 Barra diagonal Secuencia de operaciones: 1. Rib: Figura 5-38. Seat mounting frame 11: Rib barra diagonal 43 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 2. Split: Figura 5-39. Seat mounting frame 11: Split barra diagonal 3. Pocket: Figura 5-40. Seat mounting frame 11: Pocket barra diagonal 4. Trim: Figura 5-41. Seat mounting frame 11: Union trim barra diagonal Proceso de modelado en catia 44 5.1.2.9.7 Barra inferior Secuencia de operaciones: 1. Pad: Figura 5-42. Seat mounting frame 11: Pad barra inferior 2. Hole: Figura 5-43. Seat mounting frame 11: Hole barra inferior 3. Mirror: Figura 5-44. Seat mounting frame 11: Mirror barra inferior 45 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 5.1.2.9.8 Pestillo superior 1 Secuencia de operaciones: 1. Pad: Figura 5-45. Seat mounting frame 11: Pad pestillo 1 2. Pocket: Figura 5-46. Seat mounting frame 11: Pocket pestillo 1 Proceso de modelado en catia 46 3. Pocket: Figura 5-47. Seat mounting frame 11: Pocket.2 pestillo 1 4. Hole: Figura 5-48. Seat mounting frame 11: Hole pestillo 1 47 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 5. Pocket: Figura 5-49. Seat mounting frame 11: Pocket.3 pestillo 1 5.1.2.9.9 Pestillo superior 2 Secuencia de operaciones: 1. Multi-sections Solid: Figura 5-50. Seat mounting frame 11: Multi-sections Solid pestillo superior 2 Proceso de modelado en catia 48 2. Pad: Figura 5-51. Seat mounting frame 11: Pad pestillo superior 2 3. Pad: Figura 5-52. Seat mounting frame 11: Pad.2 pestillo superior 2 49 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 4. Trim: Figura 5-53. Seat mounting frame 11: Union trim pestillo superior 2 5.1.2.9.10 Sujecio n inferior 1 Secuencia de operaciones: 1. Pad: Figura 5-54. Seat mounting frame 11: Pad sujeción inferior 1 Proceso de modelado en catia 56 4. Pocket: Figura 5-69. Seat mounting frame 11: Pocket brazo oscilante superior; Izq D 21 mm/Der D 9.24 mm 1. Pad: Figura 5-70. Seat mounting frame 11: Pad sujeción brazo oscilante superior 2. Pad: Figura 5-71. Seat mounting frame 11: Pad.2 sujeción brazo oscilante superior 57 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 3. Pad: Figura 5-72. Seat mounting frame 11: Pad.3 sujeción brazo oscilante superior 4. Pocket: Figura 5-73. Seat mounting frame 11: Pocket sujeción brazo oscilante superior Proceso de modelado en catia 58 5. Split: Figura 5-74. Seat mounting frame 11: Split sujeción brazo oscilante superior 6. Pad: Figura 5-75. Seat mounting frame 11: Pad.4 sujeción brazo oscilante superior 7. Holes: Figura 5-76. Seat mounting frame 11: Holes (D 3.5 mm) sujeción brazo oscilante 59 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 5.1.2.9.14 Brazo oscilante inferior y su sujecio n Secuencia de operaciones: 1. Pad: Figura 5-77. Seat mounting frame 11: Pad brazo oscilante inferior 2. Trim: Figura 5-78. Seat mounting frame 11: Union trim brazo oscilante inferior Proceso de modelado en catia 60 3. Pocket: Figura 5-79. Seat mounting frame 11: Pocket brazo oscilante inferior 1. Pad: Figura 5-80. Seat mounting frame 11: Pad sujeción brazo oscilante inferior 61 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 2. Pocket: Figura 5-81. Seat mounting frame 11: Pocket sujeción brazo oscilante inferior 5.1.2.9.15 Mecanismo de ajuste de altura del asiento Secuencia de operaciones: 1. Pad: Figura 5-82. Seat mounting frame 11: Pad mecanismo altura 1 Proceso de modelado en catia 62 2. Trim: Figura 5-83. Seat mounting frame 11: Union trim mecanismo altura 1 3. Pocket: Figura 5-84. Seat mounting frame 11: Pocket mecanismo altura 1 63 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 4. Pocket: Figura 5-85. Seat mounting frame 11: Pocket.2 mecanismo altura 1 1. Pad: Figura 5-86. Seat mounting frame 11: Pad mecanismo altura 2 Proceso de modelado en catia 64 2. Pocket: Figura 5-87. Seat mounting frame 11: Pocket mecanismo altura 2 3. Pad: Figura 5-88. Seat mounting frame 11: Pad.2 mecanismo altura 2 65 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 4. Pad: Figura 5-89. Seat mounting frame 11: Pad.3 mecanismo altura 2 5. Pocket: Figura 5-90. Seat mounting frame 11: Pocket.2 mecanismo altura 2 Proceso de modelado en catia 72 5.1.2.10.2 Parte baja Operaciones usadas: 1. Pad: Figura 5-103. Asiento: Pad parte baja 2. Pad: Figura 5-104. Asiento: Pad.2 parte baja 3. Pocket + Mirror: 73 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-105. Asiento: Pocket.1 + Mirror.1 parte baja 4. Pocket + Mirror: Figura 5-106. Asiento: Pocket.2 + Mirror.2 parte baja 5. Shell: Figura 5-107. Asiento: Shell parte baja 6. Pocket Proceso de modelado en catia 74 Figura 5-108. Asiento: Pocket.3 parte baja 5.1.2.10.3 Respaldo Operaciones usadas: 1. Pad: Figura 5-109. Asiento: Pad respaldo 2. Multi-sections Solid: 75 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-110. Asiento: Multi-sections Solid respaldo 3. Pocket + Mirror: Figura 5-111. Asiento: Pocket + Mirror respaldo 4. Pocket: Proceso de modelado en catia 76 Figura 5-112. Asiento: Pocket.2 respaldo 5.1.2.10.4 Barra rectangular trasera Operaciones usadas: 1. Pad: Figura 5-113. Asiento: Pad barra rectangular trasera 2. Pocket: 77 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-114. Asiento: Pocket barra rectangular trasera 3. Pocket + Mirror: Figura 5-115. Asiento: Pocket.2 + Mirror barra rectangular trasera A continuación podemos ver una comparación entre imágenes reales de la estructura de sujeción junto al asiento y nuestro modelo 3D. Podemos apreciar que la diferencia es mínima, de manera que se ha aplicado correctamente la información disponible. Proceso de modelado en catia 78 Figura 5-116. Asiento + Estructura de sujeción del asiento reales Figura 5-117. Asiento + Estructura de sujeción del asiento en el modelado con CATIA 5.1.3 Costilla 5 La Costilla 5 es una de las piedras angulares del fuselaje, sirve de cortafuegos entre el compartimento del motor y la sección delantera del fuselaje, donde encontramos la cabina del piloto, y además, sirve de unión entre fuselaje y alas. Se trata de una construcción de sándwich reforzado que consta de 2 láminas de metal con amianto en el medio y, en la parte superior, de una hoja de metal a prueba de balas. Esto junto con la protección del motor asegura el tanque de combustible y al piloto contra disparos. Por su función se trata de una costilla bastante particular que se diferencia mucho del resto de costillas. 79 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-118. Costilla 5: Plano e imagen real Figura 5-119. Costilla 5 en nuestro modelo 5.1.3.1 Sección 5 Como decíamos anteriormente se trata de una costilla muy diferente a todos las que componen el fuselaje. Para modelarla nos hemos basado en planos que hemos obtenido por internet, puesto que el libro dispone de planos de apenas cinco costillas. El proceso seguido es similar al seguido para la costilla 11, aunque en este caso es más simple, puesto que como hemos podido ver no tenemos contorno interior y sólo tenemos que atender a la posición de los vaciados a realizar y algunos refuerzos. Proceso de modelado en catia 80 El primer paso será proyectar los puntos del contorno exterior que obtenemos por la macro que incorpora el archivo Excel, unir estos puntos mediante la orden Spline y hacer simetría con respecto al eje vertical. Posteriormente le damos un espesor de 2 mm (Pad) y sobre esta superficie realizamos un nuevo Sketck, con el contorno de los refuerzos, cuyos puntos característicos también obtenemos de los planos. Estos refuerzos se obtienen con la orden Pad (extrusión de 30 mm de longitud) y son simétricos con respecto al eje vertical. Figura 5-120. Sección 5: Sketch.1 y Sketch.2 correspondientes a las operaciones Pad El siguiente paso es realizar el vaciado donde se alojarán los largueros laterales principales, para el que también contamos con los puntos que lo definen y que será simétrico con respecto al eje vertical. Alojado entre estos dos huecos contamos con un refuerzo más de espesor 1 mm que obtenemos de la operación Rib. Figura 5-121. Sección 5: Sketch.3 y Sketch.4 correspondientes a Pocket y Rib A continuación, procedemos a realizar el vaciado de la superficie para finalizar la pieza. Tenemos que diferenciar entre agujeros pasantes y otros que no lo son, que identificamos a partir de fotografías reales de la costilla 5. Los no pasantes tienen una profundidad de 1 mm (sobre la superficie de espesor 2 mm) y diámetro 29 mm, mientras que los pasantes son circunferencias de 3.5 mm de diámetro. 81 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-122. Sección 5 finalizada y detalle del vaciado 5.1.3.2 Parte inferior 5 Se trata de una pieza metálica que sirve como refuerzo estructural en una zona crítica, puesto que es donde se produce la unión con las alas. Para su recreación nos basamos en el plano encontrado obteniendo puntos que nos permiten definir las secciones a extrudir y los vaciados a realizar. Primero realizamos una extrusión de longitud 2 mm del rectángulo de dimensiones 1054.67 x 315.37 mm, a la que sigue otra de longitud 25 mm y cuyos perfiles, prácticamente rectangulares, se muestran en la siguiente figura. Figura 5-123. Parte inferior 5: Perfiles de la segunda operación Pad Para finalizar el proceso debemos realizar el vaciado correcto de las superficies que componen la chapa, principalmente taladros de diámetros variados. Proceso de modelado en catia 88 Figura 5-135. Sección 9 finalizada con la operación de vaciado resaltada 5.1.6.2 Barra horizontal 9 La posición de la barra horizontal y su longitud según el eje vertical (27.47 mm) quedan determinadas por la proyección de puntos según los planos. En cuanto a la longitud según el eje horizontal, para evitar la colisión con el marco de la costilla, hacemos que las 4 esquinas se encuentren a 1 mm del contorno interior. Extrusión de 27 mm. Figura 5-136. Barra horizontal 9: Sketch correspondiente a la operación Pad En la parte frontal realizamos el taladrado para sujeción de refuerzos inferiores, de manera que los agujeros son pasantes de diámetro 3.5 mm, mientras que en la cara superior, aun siendo del mismo diámetro, la profundidad del agujero es de 8 mm. Figura 5-137. Barra horizontal 9 finalizada (Pocket resaltado) 5.1.6.3 Barra diagonal 9 Operación de modelado similar a la anterior con la particularidad de que las esquinas de esta barra se deben adecuar a la superficie inferior de la barra horizontal y a la superficie interior del marco de la costilla. 89 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-138. Barra diagonal 9: Primer sketch y pieza finalizada 5.1.6.4 Refuerzos inferiores 9 Se trata de 9 chapas metálicas de 1 mm de grosor (5 diferentes), de las cuales 7 se sitúan en la parte posterior y 2 en la anterior. El proceso de recreación de todas estas piezas es muy similar, basándose en las operaciones Pad y Pocket. Como fuente de información utilizamos los planos, de los que tomamos puntos característicos que usamos en el entorno de CATIA, así como fotografías presentes en el libro (de particular ayuda, aquellas que muestran los pedales). Mostramos a continuación el resultado final de las 5 piezas diferentes, así como su posición en el entorno de la costilla 9. Figura 5-139. Refuerzos inferiores 9 Proceso de modelado en catia 90 Figura 5-140. Refuerzos inferiores 9: cara posterior; se pueden apreciar los de la cara anterior 5.1.7 Costilla 10 Los planos de la costilla 10 cumplen características similares a los de la costilla 9, de ahí que el proceso seguido sea muy parecido. La principal característica es que no es simétrica en cuanto a la operación Rib se refiere. Figura 5-141. Costilla 10: plano 91 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-142. Costilla 10 en nuestro modelo 5.1.7.1 Sección 10 De nuevo se trata de una sucesión de operaciones Pad (espesor de 27 mm), Rib y Pocket (conociendo la posición de los centros de las circunferencias y otros puntos característicos de la operación de vaciado). En este caso, tenemos una diferencia en cuanto a la operación Rib, cuya curva guía no es simétrica (debemos definir correctamente los límites en ambos extremos), puesto que aquí se encuentra la puerta de acceso a la cabina. Figura 5-143. Sección10: Operaciones Pad y Pocket. Pueden apreciarse los diferentes diámetros 5.1.7.2 Refuerzo inferior 10 Chapa metálica de 1 mm de espesor que se une por remaches al marco de la costilla 10 (agujeros circulares de 3.5 mm de diámetro). Proceso de modelado en catia 92 Figura 5-144. Refuerzo inferior 10: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado 5.1.8 Costilla 12 Llegamos a la costilla que se sitúa aproximadamente en el centro del avión. Por ello, es la costilla de la que hemos partido a la hora de realizar el ensamblaje del fuselaje, es decir, aquella que se encuentra “fija” (constraint Fix). De aquí en adelante carecemos de planos específicos de las costillas en la documentación de Paul H. Monforton. Por este motivo hacemos uso conjunto del software GeoGebra y planos sin acotar que encontramos por internet, que como veremos son bastante precisos. Figura 5-145. Costilla 12: plano 93 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-146. Costilla 12 en nuestro modelo 5.1.8.1 Sección 12 En este caso el proceso de modelado se complica pues, como podemos observar, se trata de una pieza no simétrica en su totalidad (y no solamente con respecto a la posición de los taladros, sino también en la forma del marco). Por tanto, tendremos que introducir las dos mitades en GeoGebra y tomar puntos suficientes para su correcta recreación. Una vez tenemos las coordenadas y las introducimos en CATIA mediante la macro correcta, procedemos a la realización del perfil. En el caso del contorno exterior unimos los puntos mediante Spline y hacemos simetría con respecto al eje vertical, mientras que en el caso del contorno interior tendremos que hacer dos Spline, uno para la parte derecha y otro para la parte izquierda (como podemos observar algunos puntos de este contorno sí que son simétricos). Proceso de modelado en catia 94 Figura 5-147. Sección 12: Sketch de la extrusión Le damos un espesor de 27 mm (Pad) y le añadimos la superficie externa cuyo perfil es un rectángulo de 50 x 3 mm, como hemos hecho en las costillas anteriores (Rib). Finalmente vaciamos correctamente la superficie, en la que tenemos:  Agujeros circulares pasantes de diámetro 22 mm.  Agujeros circulares pasantes de diámetro 3.5 mm para el remachado de los refuerzos inferiores.  Agujeros circulares de profundidad 10 mm y diámetro 3.5 mm en la cara anterior del marco para el remachado del refuerzo superior.  Agujeros circulares de profundidad 10 mm y diámetro 3.5 mm en la cara posterior del marco para el remachado de la barra superior.  Agujeros pasantes para alojar los largueros inferiores principales y los laterales principales y como raíles para la cubierta de la cabina.  Agujero para el alojamiento del larguero superior 11-12, que se extiende desde el plano zx hasta la cara anterior de la superficie modelada por Rib. 95 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-148. Sección 12 finalizada con la operación de vaciado resaltada 5.1.8.2 Refuerzo superior 12 Se trata de un refuerzo más complejo que sirve como sujeción para el larguero superior 11-12. Para su recreación nos basamos en la forma que podemos observar en el plano del que disponemos. El agujero triangular que presenta en la parte superior se realiza en concordancia con la forma del larguero en cuestión. Necesitamos dos operaciones Pad, una de Pocket y una de Pad y Pocket más su simetría con respecto al plano yz. Mostramos a continuación la secuencia de operaciones y la pieza final obtenida. Proceso de modelado en catia 96 Figura 5-149. Refuerzo superior 12: Secuencia de operaciones + pieza final 5.1.8.3 Barra superior 12 Definida por tres simples operaciones, Pad, Pocket y Slot, se encuentra situada en la parte posterior del marco de la costilla 12 al límite del contorno exterior (sin colisión) y sus paredes tienen un espesor de 2 mm. Figura 5-150. Barra superior 12: Secuencia de operaciones 97 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 5.1.8.4 Refuerzo inferior 12 Al igual que en el caso de muchos de los refuerzos que hemos hecho para otras costillas, se trata de una placa metálica de 1 mm de espesor y fácil de modelar, con agujeros pasantes de diámetro 3.5 mm para el remachado. Figura 5-151. Refuerzo inferior 12: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado 5.1.9 Costilla 13 Volvemos a basarnos para el modelado en un plano encontrado en internet y el uso del software GeoGebra. Figura 5-152. Costilla 13: plano Proceso de modelado en catia 104 Figura 5-165. Sección 15: Sketch y pieza final con vaciado resaltado Todos los agujeros son pasantes y los circulares tienen diámetro 21 ó 3.5 mm. 5.1.11.2 Refuerzo superior 15 Diseñado para la sujeción del larguero superior principal, está compuesto por 3 superficies extruidas distintas. Por tanto necesitaremos de 3 operaciones Pad, seguida del vaciado (Pocket, circunferencias de D 3.5 mm) y redondeo (EdgeFillet). 105 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-166. Refuerzo superior 15: Secuencia de operaciones 5.1.11.3 Refuerzo lateral 15 Placa metálica prácticamente rectangular de 1 mm de espesor (se adapta a los contornos exterior e interior del marco). La operación de vaciado a realizar cuenta con agujeros alargados, que sirven para enganchar cables tensores que van por dentro de la estructura del fuselaje. Operaciones usadas: Pad y Pocket. Proceso de modelado en catia 106 Figura 5-167. Refuerzo lateral 15: Secuencia de operaciones 5.1.11.4 Refuerzo inferior 15 Pieza de 1 mm de espesor, realizada en dos operaciones, una de extrusión y una de vaciado. Figura 5-168. Refuerzo inferior 15: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado 107 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 5.1.12 Costilla 16 El proceso de modelado seguido es similar al caso anterior con la diferencia de que esta costilla si es simétrica. Figura 5-169. Costilla 16: plano Figura 5-170. Costilla 16 en nuestro modelo 5.1.12.1 Sección 16 Recreación basada en extrusión y vaciado, más la inclusión de la superficie externa siempre presente por Rib. Los agujeros son todos pasantes y las circunferencias varían entre diámetro 3.5 mm para el remachado de refuerzos y diámetro 21 mm. Proceso de modelado en catia 108 Figura 5-171. Sección 16: Sketch y pieza final con vaciado remarcado 5.1.12.2 Refuerzo superior 16 Dos operaciones de extrusión con espesor 1 y 3 mm respectivamente más vaciado con agujeros circulares de diámetros 3.5 mm para la sujeción al marco. Figura 5-172. Refuerzo superior 16: Secuencia de operaciones 5.1.12.3 Refuerzo inferior 16 De espesor 1 mm se realiza con solo dos operaciones: una de extrusión (Pad) y otra de vaciado (Pocket). 109 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-173. Refuerzo inferior 16: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado 5.1.13 Costilla 17 De nuevo, debemos prestar especial atención a la configuración que siguen los taladros, los cuales no son iguales a ambos lados del plano yz. Con respecto al resto de la costilla la dinámica seguida para su realización es similar a las anteriores. Figura 5-174. Costilla 17: plano Proceso de modelado en catia 110 Figura 5-175. Costilla 17 en nuestro modelo 5.1.13.1 Sección 17 Como hemos dicho anteriormente, prestando especial atención a la operación de vaciado, por el resto el modelado de la sección 17 es igual a los que hemos ido analizando. Tres operaciones básicas definen esta pieza: Pad (espesor 27 mm), Rib (perfil rectangular y curva guía iguales a los casos anteriores) y Pocket. Las circunferencias más grandes son de diámetro 22.5 mm, mientras que las más pequeñas 3.5 mm. 5.1.13.2 Refuerzo superior 17 El refuerzo en cuestión tiene un grosor de 1 mm que damos mediante la operación Pad y taladros para remachado de 3.5 mm de diámetro mediante la orden Pocket. Figura 5-176. Refuerzo superior 17: Sketch y pieza final tras extrusión (marcada) y vaciado 111 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 5.1.13.3 Refuerzo inferior 17 Chapa de 1 mm de espesor y taladros para remachado de 3.5 mm de diámetro. Figura 5-177: Refuerzo inferior 17: Sketch y pieza final tras extrusión y vaciado 5.1.14 Costilla 18 Se trata de una costilla casi en su totalidad simétrica, a excepción de un taladro que se encuentra en la parte izquierda del marco y no en la derecha. Por tanto, una vez apreciada esta leve diferencia, el modelado de esta costilla no será muy tedioso ni se diferenciará mucho con respecto a la dinámica seguida en el resto de costillas. Figura 5-178. Costilla 18: plano Proceso de modelado en catia 112 Figura 5-179. Costilla 18 en nuestro modelo 5.1.14.1 Sección 18 El modelado de la sección 18 vuelve a ser igual a los anteriores, con la secuencia: Pad (espesor 27 mm), Rib (perfil rectangular y curva guía iguales a los casos anteriores) y Pocket. Las circunferencias más grandes son de diámetro 22 mm, mientras que las más correspondientes a los remaches de 3.5 mm. 5.1.14.2 Refuerzo superior 18 En este caso hemos separado el refuerzo superior en dos partes diferenciadas. El grosor de la primera de ellas es de 1 mm, mientras que la segunda es 1.5 mm. En ambos casos los agujeros circulares son de diámetro 3.5 mm. Figura 5-180. Pieza 1 refuerzo superior 18: Secuencia de modelado (Pad y Pocket) 113 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-181. Pieza 2 refuerzo superior 18: Secuencia de modelado (Pad y Pocket) 5.1.14.3 Refuerzo inferior 18 Chapa de 1 mm de espesor y taladros de diámetro 3.5 mm para la sujeción por remaches. Figura 5-182. Refuerzo inferior 18: Secuencia de modelado (Pad y Pocket) 5.1.15 Costilla 18a Llegamos a una costilla particular por su forma. En este caso el marco se trata de una superficie más pequeña que apenas ocupa la mitad superior de la sección exterior. No obstante, para su sujeción al revestimiento nosotros añadiremos la habitual superficie externa que venimos modelando en todas las costillas anteriores (como podemos ver en una de las figuras que se muestran a continuación). Proceso de modelado en catia 120 Obtenemos como resultados superficies con un grosor de 2 mm. Las circunferencias correspondientes a los agujeros tienen diámetro 3.5 mm, o bien, 4.88 mm. 5.1.16.4 Sujeción larguero inferior principal 19c Para el modelado de esta pieza también nos basamos en fotografías de esta parte del fuselaje. La secuencia que seguiremos son dos operaciones Pad, seguidas de Hole y Pocket. Se especifica cada una de ellas en la figura siguiente. Figura 5-195. Sujeción larguero inferior principal 19c: Secuencia de operaciones Las características de la operación Hole son las siguientes: desde la parte posterior de la pieza, taladro de diámetro 3.5 mm y profundidad 1 mm, de ahí en adelante taladrado de diámetro 9 mm. El redondeo (EdegeFillet) es de radio 5 mm. 5.1.17 Larguero inferior principal 1 El siguiente paso será situar correctamente todas las costillas en el entorno del conjunto fuselaje, para lo que fijamos sus planos coordenados. Los planos xy e yz se encuentran a Offset 0 mm, mientras que el plano zx debe cumplir en cada caso la distancia con su antecesora y predecesora. Figura 5-196. Posición sección central de las costillas del fuselaje según los planos 121 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-197. Costillas colocadas en el espacio de acuerdo a los datos que tenemos Una vez hecho esto, procedemos a realizar los largueros. Teniendo en cuenta los agujeros que hemos hecho para colocar los largueros, nos centramos en las costillas 10 y 19c, puesto que es el recorrido que realiza este primer larguero inferior. El primer paso es realizar una serie de guías rectas para que el resultado obtenido se aproxime a esta forma. Obtenemos 3 líneas por la unión de los 3 puntos característicos de cada agujero (el de la costilla 10 y el de la costilla 19c). Figura 5-198. Guías larguero inferior principal 1 El larguero lo obtenemos como resultado de una operación Multi-sections Solid más el posterior vaciado por Shell. Por tanto, iremos realizando perfiles en el plano medio de cada costilla (excepto la 18a) siguiendo las siguientes pautas: Obtenemos los puntos de corte de las 3 guías con el plano, unimos dichos puntos dos a dos, medimos las distancias y reproducimos estas medidas en líneas paralelas que vayan desde el contorno exterior. Proceso de modelado en catia 122 Figura 5-199. Larguero inferior principal 1: dinámica seguida en secciones y operación Multi-sections Solid Finalmente realizamos el vaciado por Shell dejando un espesor de 2 mm y eliminando la cara que estaría en contacto con el revestimiento. Figura 5-200. Larguero inferior principal 1: Operación Shell y resultado 5.1.18 Larguero inferior principal 2 Se extiende desde la costilla 10 hasta la costilla 5. En este caso no trabajamos con guías, sino que haremos que las secciones (en el plano medio de cada costilla) que definen el larguero tengan un margen de 2 mm con respecto al agujero. Como caso especial tenemos la sección correspondiente a la costilla 5 que se encuentra en el plano donde se produce el primer contacto con dicha costilla y se trata de la proyección de la sección anterior. De igual manera a su predecesor el modelado consiste en la sucesión de dos operaciones: Multi-sections Solid y Shell (grosor 2 mm). Figura 5-201. Larguero inferior principal 2 123 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 5.1.19 Larguero superior principal En este caso, las secciones son todas iguales con la única diferencia en la parte superior que se adaptará al contorno exterior de cada costilla. Debemos diferenciar entre dos operaciones Multi-sections Solid, una para el tramo entre la costilla 14 y la 18a, y otra entre 18a y 19c. De igual manera realizamos el vaciado por Shell, dejando 2 mm de espesor y sin eliminar ninguna cara, y operaciones de vaciado por Pocket para realizar agujeros circulares de 3.5 mm de diámetro para las sujeciones con algunos refuerzos superiores de las costillas. Figura 5-202. Larguero superior principal: sección característica y resultado final 5.1.20 Larguero superior 11-12 Recorre la distancia entre las costillas 11 y 12. Analizamos a continuación los dos perfiles usados para generar el sólido, situados en el plano medio de la costilla 12 y en la cara posterior de la costilla 11. Figura 5-203. Larguero superior 11-12: sección usada y resultado de la operación Multi-sections Solid Añadimos una placa encima de la costilla 11 por extrusión normal (Pad) y realizamos el vaciado, que en este caso se ejecuta de una forma particular, por Removed Multi-sections Solid (dejando espesor de 1 mm). Proceso de modelado en catia 124 Figura 5-204. Larguero superior 11-12: operación Pad y pieza final tras vaciado interno 5.1.21 Larguero lateral principal Se extiende desde la costilla 13 hasta la 5 y se recrea con dos operaciones: Multi-sections Solid y vaciado por Shell para dejar un grosor en sus superficies de 2 mm. Las secciones, situadas en el plano medio de cada costilla (a excepción de la costilla 5, donde se encuentra en la cara posterior), son una proyección de los agujeros realizados previamente. Figura 5-205. Larguero lateral principal 5.1.22 Largueros laterales Realizados a partir de operaciones como Multi-sections Solid y Rib indistintamente, su sección varía mínimamente de un componente a otro, siendo la principal diferencia el ángulo de inclinación con respecto a los ejes coordenados. Elaboración tediosa por la multitud de operaciones que necesita para su finalización. Figura 5-206. Largueros laterales: Sección característica y resultado final 125 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX 5.1.23 Panel instrumentos El panel de instrumentos es la principal vía de información del piloto, teniendo elementos tan importantes como: anemómetro, altímetro, horizonte artificial, indicador de velocidad vertical, coordinador de giro, indicadores de potencia, brújula, indicador de rumbo, radiobalizas… Para su recreación contamos con planos detallados y acotados del panel en sí, con los huecos que albergan los diferentes instrumentos de vuelo. Por tanto, para su realización debemos seguir las pautas y medidas que se marcan en estos planos. Como de costumbre realizamos una superficie externa que sigue los puntos del contorno exterior (en este caso de la costilla 8) mediante la operación Rib (perfil rectangular de 50 x 3 mm). No será objeto de nuestro proyecto el modelado de cada uno de los instrumentos de vuelo, porque se trata de una tarea que ocuparía mucho tiempo y que no influye en gran medida en lo que al modelado del avión se refiere. Figura 5-207. Planos panel de instrumentos Figura 5-208. Panel de instrumentos en nuestro modelo Proceso de modelado en catia 126 5.1.24 Pedales La función de los pedales es controlar el timón de dirección y con ello el movimiento de guiñada del avión. De esta manera, si se presiona el pedal derecho, el timón de dirección gira a la derecha y el avión gira en esa dirección (movimiento opuesto si se presiona el izquierdo). Para el modelado de los pedales contamos con planos no acotados. En este caso no podemos hacer uso de GeoGebra porque no tenemos referencias acerca de sus medidas y, por tanto, no podemos fijar 3 esquinas de la imagen. Por ello, procedemos a la impresión en A4 de las páginas que contienen dichos planos y, en base a las dimensiones de otras piezas que aparecen, calculamos la escala correcta y tomamos sucesivas medidas para su correcta reproducción en CATIA. Figura 5-209. Pedales: planos; información de forma, secciones y posición Figura 5-210. Pedal en nuestro modelo frente a imagen real Como podemos observar en la figura anterior hemos realizado el modelado del pedal como un conjunto compuesto de 6 piezas que describimos a continuación.  Pieza 1: Cilindro hueco de diámetro 33.2 mm, espesor 1 mm y longitud 182.6 mm. Leva 2 taladros pasantes en los extremos de diámetros 8 y 5.5 mm. 127 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-211. Pedal: Pieza 1  Pieza 2: Sucesivas operaciones Pad para la extrusión de las diferentes secciones, seguidas de vaciados para el alojamiento de la Pieza 1 (Pocket) y para el roscado (Slot con curva guía la hélice). Figura 5-212. Pedal: pieza 2  Pieza 3: Igualmente se trata de una sucesión de operaciones de extrusión más una operación Multisections Solid. Se realizan los pertinentes vaciados de la superficie con Pocket o activando la opción Thick en Pad. El cilindro vertical se añade al resto de la estructura mediante la operación booleana Union trim. Figura 5-213. Pedal: Pieza 3 Proceso de modelado en catia 128  Pieza 4: Pad de la sección más Union trim del cilindro vertical hueco. Figura 5-214. Pedal: pieza 4. A la izquierda vemos remarcado el cilindro vertical  Pieza 5: De derecha a izquierda: 2 operaciones Pad, un Multi-sections Solid y Union trim del cilindro vertical hueco. Figura 5-215. Pedal: Pieza 5  Pieza 6: Realizamos la superficie lateral por extrusión del perfil, a lo que le siguen 2 operaciones Pad para recrear las superficies que usa el piloto para el movimiento del pedal más la simetría de la primera superficie. Posteriormente realizamos la base (con la que se realiza la sujeción al resto de la estructura) mediante Multi-sections Solid (con sección final circular). Figura 5-216. Pedal: pieza 6. Ala izquierda operación Multi-sections Solid 5.1.25 Rudder bar y su soporte Este conjunto sirve como sujeción para los pedales al resto de la estructura del avión. De hecho, la parte principal de Rudder bar forma parte del mecanismo del movimiento de los pedales, que como explicamos anteriormente obviamos por desconocimiento de su funcionamiento (dejamos cero grados de libertad). La recreación de todas las piezas se hace en base a fotografías y en concordancia a otras partes del avión, no contándose con planos. 129 Modelado con CATIA V5 y recreación virtual del avión Spitfire Mk IX Figura 5-217. Rudder bar a la izquierda y su soporte a la derecha En el caso de Rudder bar, nos centraremos en describir el proceso de modelado de su parte principal, obviando el resto de componentes (se muestran en la Figura 5-217), cuya secuencia de operaciones es: 1. Pad: Figura 5-218. Rudder bar: Pad parte principal 2. Pocket + Mirror: Hacemos simetría con respecto a yz. Figura 5-219. Rudder bar: Pocket parte principal