Con el renovado interés por las técnicas de construcción, resulta especialmente gratificante encontrar información compartida en las páginas de Stunt News, en los foros de Internet y en los vídeos de Windy Urtnowski, Bob Hunt y otros. Esta riqueza de ideas e información es una bendición para todos nosotros.
Con este espíritu, este artículo describe los detalles de la construcción del fuselaje de mi última nave "Special Effects" ("FX" para abreviar), que aplica ideas de varias fuentes. El resultado fue un fuselaje muy fuerte, recto y ligero donde concentré mis esfuerzos en las técnicas de diseño de estructuras comunes.
Con esta discusión introductoria en mente, busquemos estas ideas y características en el diseño del fuselaje del Special Effects. En el diseño del fuselaje aproveché las siguientes características estructurales:
* formas triangulares
* resistencia a la tracción de las fibras
* laminación de partes
* cobertura estresada

A diferencia de otros polígonos, los triángulos NO imparten ningún par de torsión a sus esquinas.
Las formas triangulares tienen la propiedad de distribuir las fuerzas aplicadas a los miembros estructurales como compresión o tensión [puras]. A diferencia de otros polígonos, un triángulo no imparte ningún par de torsión a sus juntas de esquina. De hecho, las esquinas de un triángulo pueden utilizar juntas con "pasadores" (completamente libres de girar).
Además, usando materiales fibrosos se agrega resistencia a la tensión.

En consecuencia, las estructuras que incorporan triángulos son inherentemente rígidas. Se implementan con miembros diagonales, que que "completan el triángulo"; estas estructuras suelen denominarse estructuras "geodésicas".
Cabe destacar aquí la extrema resistencia de cualquier madera en tensión o compresión a fuerzas aplicadas en paralelo a la longitud de la veta.
Esto se debe principalmente a la estructura interna de la propia madera. Y casi todos los materiales fibrosos presentan una resistencia máxima en tensión.

La madera terciada es un ejemplo común de laminación
La laminación se refiere a la superposición de elementos estructurales, normalmente para aprovechar la resistencia direccional del material. La madera contrachapada que alterna el grano entre las hojas, es un ejemplo común de laminación. A menudo se utilizan materiales distintos en las capas.

En la imagen anterior se ve como el laminado se acomoda a la curvatura.
Otro uso de la laminación es hacer que un miembro estructural se ajuste a una curvatura, por ejemplo el perímetro de la punta de un ala.
Cada lámina fina se ajusta más fácilmente a una forma; cuando las capas se adhieren entre sí en un laminado, tienden a mantener su forma porque son extremadamente rígidas. Para deformar el laminado, las fuerzas deben superar las grandes resistencias a la tracción y a la compresión de la madera.
En la siguiente imagen se muestra que las terminaciones discontinuas son un punto de tensión natural.
La distribución de la fuerza en una estructura es extremadamente importante para su resistencia general de servicio. Las grandes fuerzas distribuidas suavemente en grandes áreas son fáciles de soportar, mientras que incluso una pequeña fuerza aplicada en un punto será propensa a fallar.
Las discontinuidades de la estructura son puntos naturales de concentración de fuerzas, a veces denominados "elevadores de tensión".
Cuanto más disímiles sean los materiales (por ejemplo, en cuanto a la elasticidad), peor será este problema.
Por ello, las juntas y otros puntos de transición deben ser suaves, cónicos, graduados y con otras formas para evitar estos puntos débiles.

Una estructura monocasco o de enchapado tensado aprovecha la noción de distribución suave de las fuerzas.
Para la distribución de fuerzas, una superficie curva con superficie lisa y curvada es claramente superior a una plana con esquinas afiladas.
Tal vez sea menos obvio el hecho de que las superficies curvas minimizan la superficie (material y peso) para "encerrar" un volumen tridimensional.

Las estructuras de cubiertas tensadas son muy resistentes. Un ejemplo común de una estructura de cubierta sometida a tensión es un huevo: a pesar de la naturaleza frágil de su fina cáscara, un huevo es increíblemente fuerte en compresión cuando la fuerza se aplica suavemente a sus extremos.
Se ha observado que se añade una gran resistencia a cualquier estructura abierta "cerrando la caja".
Una de las principales ventajas es lo que llamaré "autocontención".
En concreto, cada parte de la estructura proporciona resistencia para manejar las fuerzas en una dirección, pero además, cada parte está limitada en su orientación menos fuerte.
Consideremos un simple ejemplo en forma de cubo. Cada una de las seis superficies laterales no sólo puede soportar bien la carga en una dirección determinada, sino que también limita las aristas de otras cuatro superficies laterales.

Una esfera es claramente superior a un cubo, porque ofrece menos superficie (mínimo material y peso) y una estructura muy uniforme y suave, que se ciñe a la forma esférica en todas partes.

Con esta discusión introductoria en mente, busquemos estas ideas y características en el diseño del fuselaje del "Special Effects".
En esta imagen se muestran las cuadernas.

Comencé con la curvatura. Los lados del "FX" están curvados en ambas dirección horizontal y vertical (con las cuadernas curvadas). La curvatura horizontal es visible en la vista superior.
En la nariz, utilicé la técnica de moldeado demostrada en Bob Hunt's en Stunt Flyer Video Magazine (Volumen 2, Número 3).
En lugar de soportes de motor rectos y un bloque de nariz lijado a para acoplar con el spinner, los lados del fuselaje del FX, delanteros se "moldean" usando un matriz de foam para proporcionar la la curvatura deseada.

Por supuesto, hay un proceso intensivo de trabajo asociado con el corte y dar forma a los bancadas del motor (en dura madera de arce) para adaptarse a la curvatura del fuselaje, pero esto no es particularmente difícil. La parte trasera de las bancadas del motor son afinadas para reducir la masa y distribuir suavemente la fuerza.
El bloque de relleno de balsa de veta cruzada entre las bancadas del motor es una práctica bastante habitual hoy en día; aquí se aprovecha la resistencia a la compresión de la balsa de grano fino que aquí se aprovecha.
Obsérvese cómo el anillo de la nariz de madera contrachapada se mantiene pegado a la estructura (su fuerza de nuevo aprovecha su resistencia). Sí, tenemos que quitar la hélice y el spinner para instalar/retirar el motor. Pero suponemos que el capó no añade prácticamente nada a la resistencia del morro. Por lo tanto, el anillo del morro es un elemento estructural importante.

Para facilitar los cambios de motor, el morro del FX fue diseñado para utilizar la placa de montaje de motor universal el cual es un soporte de aluminio de 1/8" en forma de "U" con una forma común con tornillos en las esquinas, adaptado a cada motor. Como resultado, usando esa placa y un capó personalizados, el FX puede acomodar cualquiera de [al menos] los siguientes motores:
* Aero .40/.51/60 con pipa
* OPS .40 entubado
* ST .46,.51,.60
* Moki .51
¿Qué aporta dicha placa a la resistencia del fuselaje?: al tener forma de "U", se convierte en otro elemento estresado (como lo haría la carcasa del motor).
También proporciona una interfaz común para varios motores, algunos de cuyos agujeros para los tornillos de la carcasa no están colocados de forma óptima para el soporte del motor [en forma de curva, 3/8" x 1/2" de madera]. El placa de montaje y el motor se instalan como un "módulo".
Por recomendación de Jim Young, el área del tanque de combustible del "FX" se hizo lo suficientemente grande para acomodar un tanque de plástico Sullivan de 8 onzas.
Lo anterior resulta en un fuselaje más ancho (2.5") de lo que inicialmente quería, pero posteriormente me han gustado sus dimensiones.
El tanque se mantiene en posición con cuñas de balsa y una placa de contrachapado atornillada que sirve como otro miembro resistente dentro de la nariz, y que permite un fácil acceso.
Los lados del fuselaje del "FX" son de chapa de balsa de 3/32", con contrachapado de 1/32", laminados en las superficies interiores con epoxi lento. Con una sección de ala gruesa y una zona para el tubo de pipa por debajo, extendí el contrachapado de 1/32" ayudando a proteger los lados del fuselaje hasta que instalé el ala.
En esta imagen se muestra la madera balsa de 1.5mm pegada con la veta cruzada para otorgar esa resitencia.

En la zona superior central del fuselaje se añade una sección de chapa de balsa en forma de escalera que refuerza su forma y curvatura hasta que el ala se pueda instalar. También sirve de suelo para la zona de la cabina.
Aquí también utilicé balsa de grano fino (en compresión), con recortes redondeados para reducir el peso. Esta técnica fue copiada de de los planos del "Cascade" de Steve Buso.
La curvatura horizontal en la parte de popa del fuselaje del "FX" es bastante pronunciada, por ello aumentó la anchura en la parte delantera de apoyo del estabilizador, colocando un doubler de terciado de 1/16" a cada lado (ver imagen inferior).
Esto hace que mejore la resistencia a la torsión para el estabilizador, así como más espacio para la conexión del cuerno de control del elevador, y la curvatura también contribuye a la la rigidez del fuselaje.
Como se mencionó anteriormente, los lados de popa del fuselaje del "FX" también están curvados verticalmente, es decir, se proporciona una curvatura convexa de 1/8" en cada lado. El truco aquí fue acomodar la curvatura lateral de popa en dos ejes, con el uso de las cuadernas "geodésicos" colocadas en diagonal en el interior.
Esto se logró utilizando proyecciones de AutoCAD para cada punto crítico: las esquinas superior e inferior y la intersección de un línea de curvatura de "punto alto" a lo largo de los lados del fuselaje. Teniendo en cuenta estos
tres puntos para cada lado del fuselaje, se dibujó un arco perfecto (segmento de un círculo) y se dibujó a través de ellos. El resultado son unas plantillas con formas muy precisas.
Otra cosa que hay que notar es el uso de una forma suave elíptica de los agujeros de corte. Los contornos suaves y redondeados siempre son superiores a las esquinas afiladas y cuadradas para la distribución de fuerzas.
En la siguiente imagen se muestra un ejemplo de la parte trasera de fuselaje con cuadernas en diagonal.

Aunque los encofrados de popa están inclinados en diagonal, su mayor su mayor contribución a la resistencia es la compresión, por lo que la veta de la madera debe correr horizontalmente. Al mismo tiempo, prefiero cortar un gran agujero central en cada encofrado antes de la instalación. La balsa de veta horizontal tiene tendencia a partirse y romperse fácilmente una vez que se corta el agujero central, incluso en chapa de 1/8".
Construí un laminado de 1/16" horizontal de 1/16" y 1/32" de balsa vertical para estos formadores. El resultado es una forma adecuadamente fuerte pero muy ligera que no se parte ni se rompe fácilmente.
Las posiciones diagonales para cada cuaderna se dibujaron como líneas en la parte interior de la popa del fuselaje, y cada una fue pegada con mucha precisión.
La extrema exactitud de las formas de los moldes no se necesitó ninguna plantilla para producir una estructura perfectamente recta.
Las formas de los moldes imponen una curvatura vertical y horizontal, y es prácticamente imposible que se produzcan torsiones si las partes asi moldeadas se pegan con precisión y por lo tanto no tiene opción de encajar de otra manera.
No es necesario mojar las chapas laterales del fuselaje para acomodar la ligera curvatura convexa.
Todas las cuadernas del fuselaje del "FX", excepto la primera y la última, se colocan en inclinaciones "ideales" de 60 grados de inclinación. La forma triangular de la última colocada resultó ideal para montar el alambre de la rueda de cola. Yo diría que la inclinación del montaje de la rueda de cola añade considerablemente a su fuerza también. Otra vez los triángulos!.
La estructura anterior en diagonal contribuye en gran medida a "cerrar la caja", con componentes tanto verticales como horizontales. En definitiva, se necesita menos material para conseguir la resistencia deseada. Sin un bloque superior o inferior, la estructura de popa del "FX" ya era extremadamente rígida. La forma de la superficie convexa ligeramente "ahuecada" de los lados de la popa contribuye significativamente a la resistencia a la torsión.
En esta imagen se muestra la parte delantera del fuselaje hecha con laminado curvo.

Los videos de Windy Urtnowski (Spitfire Construction Series) me enseñaron un método fácil para moldear los bloques superiores e inferiores. Encontré que podía producir un molde de bloque superior con menos esfuerzo que tener que tallar completamente un solo bloque superior. El mandril del molde estaba hecho de mi inútil balsa "RC" (grado de bate de pelota), y NO ahuecado. El mandril está montado en pino de 3/4", con alambre de música de 1/16" en la costura entre ambos. Este alambre (invención de Windy) produce una línea precisa de "abolladura" en el borde inferior interior del moldeado del bloque superior, lo que hace que sea muy fácil de recortar la parte moldeada a su altura adecuada.
Experimentalmente determiné las siguientes recomendaciones.
Comprar madera en hojas de 1/16" x 4", en longitudes de 42" o más. La madera más suave y ligera no es necesaria o incluso deseable: la balsa extremadamente blanda NO ofrece la mayor resistencia/peso. Sin embargo, una debe utilizarse una chapa clara de grano "A". Moldee la carcasa como dos piezas laminadas de 1/16". Remoje las láminas a fondo con agua tibia con abundante amoníaco: ¡apesta pero hace el trabajo!.
Deje por varios minutos para que las láminas se ablanden y verá que las láminas de 1/16" así mojadas se ajustan al molde con bastante facilidad.
Envuelva las láminas en el molde con vendas anchas comenzando cerca del centro y moviéndose hacia el área más "estirada" (por ejemplo la sección de la nariz de la cáscara del bloque superior) por último.
Envuelva con bastante fuerza, y el extremo de las vendas se superpongan unos dos centímetros más allá del final del del molde: envuelva justo después del final de la lámina.
Suele ser necesario recortar el borde que sobresale de la chapa para permitir una envoltura ajustada, especialmente en la parte de popa.
Se dejan secar toda la noche, se desenvuelven las "cáscaras" asi formadas y se despegan cuidadosamente del molde. Sólo se tarda unos minutos en recortar la parte inferior de las láminas en la marca abollada que queda en el interior.
Utilice una sierra fina para recortar el solapamiento en los extremos delantero y trasero.
Correctamente envuelta, la superficie exterior del caparazón suele mostrar marcas de la superficie del vendaje, pero se pueden lijar fácilmente colocadas en el molde.
Las cáscaras de 1/16" tienden a pegarse y actuar como una sola cáscara de 1/8".
Después se deben separar con cuidado y aplicar una capa lo más fina posible de pegamento epoxi lento en su superficie interior. Vuelva a montarlas en el molde y vuelva a envolver para mantener las capas laminadas mientras el pegamento se cura.
Cuando se retira la pieza laminada terminada y se lijan sus bordes, la forma final es extremadamente ligera y lo suficientemente rígida para mantener su forma fuera del molde.
Todo el bloque superior del fuselaje es una sola unidad moldeada.
Todo lo que se necesita es un poco de paciencia y hojas laminadas de 1/16".
Además, ¡puedes moldear otra pieza al día siguiente! ¿No funcionó a la perfección? Te quedas sin un par de láminas, inténtalo de nuevo y hazlo mejor la próxima vez. Guarde las cáscaras imperfectas: las hojas curvas tienen ¡usos!
Recomiendo que las láminas se laminen con epoxi o algún otro material (tal vez CA lento y grueso) que no requiera aire para curar. La idea de añadir una hoja de fibra de vidrio, o velo de fibra de carbono, o incluso silkspan dentro del "sándwich" de laminado se me ocurrió y experimenté con lo mismo. Lo que encontré fue que era más fácil y tan eficaz como añadir dicho material en la superficie interior, utilizando la pasta de nitrato, que es bastante ligera y pegajosa y se seca al aire.
Una vez que te gradúes a las cáscaras superiores e inferiores moldeadas, nunca más tallarás y ahuecarás un costoso bloque de balsa blanda. El moldeado de balsa (¡gracias, Al Rabe!) tiene que ser una de las técnicas de construcción de todos los tiempos.

La parte inferior del "FX" la panza y el capó en su lugar se muestra en la imagen superior.
Todo el fuselaje fue cubierto con tela de fibra de vidrio de 0,5 oz, adherida con dope nitrato. Después de un lijado muy ligero, se aplicó una capa de silkspan de grado medio sobre la fibra de vidrio, de nuevo adherida con el dope. (Si se prefiere, el dope butirato funciona casi tan bien como el dope nitrato).
Este es otro ejemplo de construcción: laminación de baja tecnología.
Aunque el capó original del motor era de balsa tallada, utilicé un molde de goma dura para la laminación con epoxi/fibra de vidrio. El capó de fibra de vidrio ahorrará peso y será superior en resistencia y durabilidad. Además, el mismo capó "en blanco" puede ser cortado para la "barriga" desmontable y se desliza en su posición con los "pernos" de apoyo (1/8 "tubo de latón). Esta característica complicaba el trabajo y añadía peso por lo que en los modelos futuros, esa cubierta de la panza será fija, pegada permanentemente en su posición.
Ahora tengo moldes de vientre para las versiones con y sin sin tubo de de fijación.

Siempre trato de "pre-acabar" el fuselaje antes de instalar el estabilizador y el ala.
Para el "FX", utilicé un timón de balsa de 1/8", usando dos piezas con el grano como se muestra. El mismo tratamiento de fibra de vidrio y silkspan se utilizó en el timón antes de instalarlo con "Epoxolite" en la unión del fuselaje con el timón.
Para mi preacabado utilicé talco ordinario y dope-nitrato transparente, pulverizado y lijado en húmedo usando papel de lija #600. Casi toda la capa de relleno fue lijada (dos o tres aplicaciones proporcionan una superficie lisa, y casi perfecta que está lista para la capa de color).
En este punto, el fuselaje del "FX" preacabado, listo para la instalación del estabilizador con el ala y el detalle de la cabina pesaba sólo 7,65 onzas.
Eso incluía el timón, el capó y la panza desmontable. Sin embargo, fue sin dudas el fuselaje más fuerte que había construido.
Añadí una pequeña característica de estilo que no contribuye mucho a la fuerza, pero no pesa mucho: los carenados de los flaps. Esos carenados tienen pequeñas secciones de balsa curvada de 1/16" añadida por encima y por debajo, para un efecto de forma "3D". Este truco en particular generó críticas mezcladas en el Club de Aeromodelismo del Valle de Mesilla: "mostrar y contar".
Así que ahí está. La aplicación de técnicas estructurales simples y materiales comunes puede producir un fuselaje muy rígido y ligero. Espero que se haya estimulado su interés y que haya encontrado algo que pueda aplicar a tu próxima estructura de fuselaje.

Larry Cunningham