Estudio, modelado y recreación virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra)

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Máster Máster en Ingeniería Aeronáutica Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Autor: María Morillo Mora Tutor: Manuel Morato Moreno Dpto. Ingeniería Gráfica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2022 ii iii Trabajo Fin de Máster Máster en Ingeniería Aeronáutica Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Autor: María Morillo Mora Tutor: Manuel Morato Moreno Dpto. de Ingeniería Gráfica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2022 iv v Trabajo Fin de Máster: Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Autor: María Morillo Mora Tutor: Manuel Morato Moreno El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2022 El Secretario del Tribunal vi vii A mis padres A mi hermana viii Agradecimientos Este proyecto supone el broche final de una de las etapas más importantes de mi vida, ardua, pero aún más gratificante, en la que he madurado personal y profesionalmente. Especialmente, culminar el Máster en Ingeniería Aeronáutica me llena de gran complacencia ya que, tras terminar el Grado en Ingeniería Aeroespacial en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Sevilla, comencé mi andadura profesional en el sector y, compaginarlo, ha requerido de un gran esfuerzo y dedicación. Mi más sincero agradecimiento y respeto hacia el trabajo y tiempo de mi tutor Manuel Morato, que me ha guiado y apoyado en las decisiones tomadas en este proyecto. Agradecer el apoyo y amor incondicional que mi familia me ha brindado durante estos años. Y finalmente, gracias a mis amigas y compañeras de viaje, especialmente a Elvira, Marta, Ana y Lidia. Sevilla, 2022 ix Resumen En este proyecto se lleva a cabo el modelado de un avión histórico de la Segunda Guerra Mundial a través del software Catia V5, el P-61 Black Widow (Viuda Negra). Teniendo como objetivo el adquirir destreza en la herramienta, la recuperación del patrimonio aeronáutico a través de esta se convierte en la motivación principal. Es por esto por lo que, la labor de investigación llevada a cabo en busca de la aeronave a modelar, se focaliza tanto la historia y aspecto físico de la misma, como en el reto y valor añadido que pueda suponer la recreación virtual de la aeronave. La Viuda Negra es el único avión aliado de la Segunda Guerra Mundial diseñado desde un principio como un avión de combate nocturno y cuenta con un tamaño y aspecto muy imponente, al albergar un largo empenaje de doble cola, con dos timones de deriva unidos a un amplio estabilizador horizontal. Esto, unido a la labor de recuperación y restauración que se está llevando a cabo en el Museo del Aire del Atlántico Medio, hicieron que fuera la aeronave seleccionada. A lo largo del proyecto se detallará tanto el proceso de recopilación de información como el de modelado. Para cada una de las partes principales diseñadas, se consigue recrear tanto la superficie o revestimiento como la estructura interna del avión. Cabe destacar que, al tratarse de un avión histórico, los planos de referencia no contienen toda la información necesaria, o, pueden diferir de las imágenes reales de las que disponemos, por lo que se detallarán las decisiones o soluciones de compromiso que se han debido tomar de cara a la reproducción de la aeronave con la mayor fidelidad posible. Finalmente, se concluye el proyecto con una serie de líneas futuras que se consideran interesantes de implementar una vez obtenido el modelado, y se presentan los puntos más relevantes y destacables de este proyecto. xvi Figura 4.6. Sketch del contorno del perfil, de la planta y de las cuadernas del fuselaje. 14 Figura 4.7. Contornos y planos de referencia. 14 Figura 4.8. Definición del Multi-Sections del morro. 15 Figura 4.9. Definición del Multi-Sections del cono de cola. 15 Figura 4.10. Revestimiento del fuselaje. 16 Figura 4.11. Estructura interna del P-61. [18] 17 Figura 4.12. Situación tripulación: piloto, artillero, radarista. 17 Figura 4.13. Cuadernas desde el radome al final de la cabina del artillero. [3] 17 Figura 4.14. Cuaderna trasera, previa a la mampara del cono de cola. [3] 18 Figura 4.15. Sketch de la cuarderna de la estación 137. 18 Figura 4.16. Cuadernas del fuselaje. 19 Figura 4.17. Estructura interna del fuselaje, cuadernas y largueros. 20 Figura 4.18. Estructura interna del fuselaje, cuadernas y largueros. 20 Figura 4.19. Estructura delantera para albergar al radar. 21 Figura 4.20. Estructura soporte del radar. 21 Figura 4.21. Sketch y Extrude para eliminar el hueco de la cabina del revestimiento. 22 Figura 4.22. Resultado del corte. 22 Figura 4.23. Sección del Rib que define la estructura metálica de la cabina. 22 Figura 4.24. Estructura metálica cabinas. 23 Figura 4.25. Cabina delantera 23 Figura 4.26. Cabina trasera. 24 Figura 4.27. Detalle de la curva 3D empleada en el Rib de la cabina trasera. 24 Figura 4.28. Perfiles en la raíz y en la punta de ala. [4] 25 Figura 4.29. Situación en planta de los perfiles y curvas guías. 25 Figura 4.30. Situación en alzado de los perfiles y curvas guías. 26 Figura 4.31. Superficie alar. 26 Figura 4.32. Operación Blend para cerra la punta del ala. 26 Figura 4.33. Revestimiento del ala del P-61 Black Widow. 27 Figura 4.34. Unión ala-fuselaje. 27 Figura 4.35. Estructura interna del ala. [4] 28 Figura 4.35. Largueros del ala. Sketch empleado en el Pad del larguero trasero. 28 Figura 4.36. Costilla y largueros del ala. 29 Figura 4.37. Estructura interna completa del ala del P-61 Black Widow. 29 Figura 4.38. Sketch del contorno del perfil de la cola. 30 Figura 4.39. Superficie circular y elíptica de la cola. 31 Figura 4.40. Perfil máximo del VTP [4]. 31 Figura 4.41. Definición del Multi-Sections del VTP. 32 Figura 4.42. Multi-Sections y Blend en el VTP. 32 Figura 4.43. Estructura del final de la cola. [4] 33 xvii Figura 4.44. Estructura VTP. [18] Figura 4.45. Diseño del final de la cola. 33 Figura 4.47. Revestimiento de la cola del P-61 Black Widow. 34 Figura 4.48. Imágenes de la estructura interior de las cuadernas de la cola. [3] 34 Figura 4.49. Cuadernas y largueros de la estructura interna de la cola del P-61. 35 Figura 4.50. Estructura interna del final de la cola del P-61. 36 Figura 4.51. Imágenes del MAAM sobre la estructura interna del final de la cola y del rudder. [3] 36 Figura 4.52. Estructura interna de la cola del P-61 Black Widow. 37 Figura 4.53. Estructura interna de la cola del P-61 Black Widow, resultado sobre plano. 37 Figura 4.54. Perfil HTP de los planos de referencia [4]. 38 Figura 4.55. Extrude para eliminar material en HTP. 38 Figura 4.56. Revestimiento del HTP del P-61 Black Widow. 39 Figura 4.57. Imágenes del MAAM reconstruyendo el HTP. [3] 39 Figura 4.58. Imágenes reales del HTP del MAAM. [3] 40 Figura 4.59. Estructura interna del HTP, 21 costillas y 8 largueros. 40 Figura 4.60. Estructura interna del HTP del P-61 Black Widow. 41 Figura 4.61. Estructura interna del HTP del P-61 Black Widow sobre el plano. 41 Figura 4.62. Carenado giratorio de la hélice. [3] 42 Figura 4.63. Carena situada en el motor. [3] 42 Figura 4.64. Sketch del carenado. Figura 4.65. Resultado del carenado. 43 Figura 4.66. Sketch del carenado. Figura 4.67. Resultado del carenado. 43 Figura 4.67. Hélice del P-61. [3] 44 Figura 4.68. Bocetos sobre hélices de Curtiss Electric. [15] 44 Figura 4.69. Hélice del P-61 Mustang. [18] 45 Figura 4.70. Ensamblaje del hub, el carneado y el spinner de la hélice. 45 Figura 4.71. Elementos típicos de la pala de una hélice. [21] 46 Figura 4.72. Multi-Sections pala hélice. 46 Figura 4.73. Multi-Sections 2 punta. Figura 4.74. Blend punta. 47 Figura 4.75. Ensamblaje completo de la hélice del P-61 Black Widow. 47 Figura 4.76. Sketch del neumático. Figura 4.77. Neumático del tren principal. 48 Figura 4.78. Sketch de la llanta. Figura 4.79. Llanta del tren principal. 49 Figura 4.80. Trenes delantero y principal del P-61 del MAAM. [3] 49 Figura 4.81. Tren principal del P-61 Black Widow. 50 Figura 4.82. Sketch de la llanta. Figura 4.83. Rueda del tren delantero. 50 Figura 4.84. Tren principal del P-61 Black Widow. 51 Figura 4.85. Radar del P-61 Black Widow. Figura 4.86. Diseño del radar delantero. 52 Figura 4.87. Radar trasero del P-61 Black Widow. [6] Figura 4.89. Radar trasero diseñado. 52 Figura 4.90. Contorno base del casco. 53 Figura 4.91. Superficie del casco de la torreta rifle. 53 Figura 4.92. Diseño de las ametralladoras de la torreta rifle del P-61 Black Widow. 54 xviii Figura 4.93. Imagen real de la ametralladora dorsal. [6] 54 Figura 4.94. Boceto detallado del armamento del P-61 Black Widow. [6] 55 Figura 4.95 Torreta completa del P-61 Black Widow. 55 Figura 4.96 Torreta completa del P-61 Black Widow. 56 Figura 4.97. Pod del P-61 Black Widow. 56 Figura 4.98. Ensamblaje del P-61 Black Widow. 57 Figura 4.99. Ensamblaje del P-61 Black Widow – Alzado. 57 Figura 4.100. Ensamblaje del P-61 Black Widow – Perfil. 58 Figura 4.101. Ensamblaje del P-61 Black Widow – Planta. 58 Figura 4.102. Ensamblaje del P-61 Black Widow – Estructura interna. 59 Figura 4.103. Ensamblaje del P-61 Black Widow – Renderizado 1. 59 Figura 4.104. Ensamblaje del P-61 Black Widow – Renderizado 2. 60 Figura 4.105. Intento inicial de pegado de sticker en la cola. 60 Figura 4.106. P-61 Black Widow pintado en gris oliva sobrevolando la ciudad. 61 Figura 4.107. P-61 Black Widow pintado en gris oliva sobrevolando la ciudad, modelo. 61 Figura 4.108. P-61 Black Widow pintado en gris oliva sobrevolando la ciudad, modelo. 62 Figura 4.109. P-61 Black Widow pintado en gris oliva sobrevolando la ciudad, modelo - perfil. 62 Figura 4.110. P-61 Black Widow Lady in the Dark, modelo. 63 Figura 4.111. Lady in the dark, modelo P-61 B-15 (nº 42-39713). [5] 63 Figura 4.112. P-61 Black Widow Lady in the Dark, modelo-perfil. 63 Figura 4.113. P-61 Black Widow Lady in the Dark, modelo – detalle del distintivo del escuadrón. 64 Figura 4.114. P-61 Black Widow Lady in the Dark, modelo-planta. 64 Figura 4.115. Vistas del modelo diseñado obtenidas a través de drafting. 65 Figura 4.116. Árbol de modelado del mecanismo. 67 Figura 4.117. Definición de la junta. 68 Figura 4.118. Definición de la simulación. 68 xix 1 1 INTRODUCCIÓN En este proyecto se lleva a cabo la digitalización del patrimonio aeronáutico, empleando planos de una aeronave histórica y haciendo uso del software CATIA V5R19. Concretamente, se modela la aeronave P-61 Black Widow. 1.1 Objetivo El principal objetivo de este trabajo radica en poner en práctica y adquirir destreza en la herramienta CATIA, el programa CAD más utilizado en la industria aeronáutica. Tras realizar el Grado en Ingeniería Aeroespacial y salir al mundo laboral, considero que el conocimiento y dominio de esta herramienta resulta bastante enriquecedor, por ello la decisión de realizar este Trabajo Fin de Máster. Asimismo, la elección de modelar una aeronave tiene como propósito recuperar patrimonio aeronáutico e interpretar planos para plasmar un caso cercano a la industria en la cual me desarrollo profesionalmente. 1.2 Alcance y límites Antes de comenzar con el proyecto, se debe hacer hincapié en el alcance que se le pretende dar al mismo. Como se ha comentado en el apartado anterior, el objetivo principal es aprender sobre la herramienta CATIA. El modelado completo de una aeronave al detalle puede ser objeto de trabajo de una empresa de ingeniería. Al tratarse de una herramienta tan amplia y versátil, el alcance del proyecto, como es lógico, no estará limitado por dicha herramienta, sino por las limitaciones que podamos encontrar durante el desarrollo de este, como pueden ser la velocidad en el aprendizaje, la información de diseño o el tiempo a dedicar. En este proyecto se tratará de realizar el modelado exterior e interior de los elementos principales de la aeronave: el fuselaje, las alas, las colas, las cuales albergan al motor y los estabilizadores verticales, el estabilizador horizontal, las hélices, el tren de aterrizaje y el armamento. No se entrará el diseño de sistemas de ningún tipo: hidráulicos, mecánico, electrónico, etc. No obstante, más adelante se podría ampliar el alcance del trabajo, ya que, como se ha comentado previamente, las limitaciones principales que se encuentran son la información de la cual se dispone y el tiempo a dedicar. 1.3 Metodología La herramienta principal para desarrollar este proyecto es CATIA V5R19. Este es un software extensamente empleado en la industria aeronáutica con una amplia gama de módulos que permite abarcar el desarrollo de un producto desde su diseño hasta su análisis. Concretamente, en este proyecto se ha hecho uso de los siguientes módulos: • Shape: Dentro de este módulo se ha empleado la herramienta Sketch Tracer para llevar a cabo el escalado de los planos, los cuales han servido posteriormente de guía para dibujar los contornos de cada uno de los componentes del avión. • Part Design: es el módulo básico y se ha empleado en el diseño de sólidos. Introducción 2 • Genative Shape Design y Wireframe and Surface Design: empleado para poder crear todas las superficies de la aeronave, las cual resultan de gran complejidad. • Assembly Design: para dar sentido al conjunto diseñado y ensamblar las distintas partes modeladas. • Infrastructure: se emplea una vez terminado el modelo para presentar el pintado y los distintivos de la aeronave. • Mechanical Design y Drafting: usado para obtener las vistas del modelo diseñado. • DMU Kinematics: empleado para crear la simulación del movimiento de un mecanismo. Además, durante el diseño también se ha recurrido a al software AutoCAD para escalar y tomar medidas sobre los planos, los cuales carecen de cotas. Asimismo, se ha empleado el software Geogebra, el cual permite dibujar puntos sobre una imagen y extraer sus coordenadas. Cabe destacar que para obtener los distintivos usados en el módulo Infrstructure se ha recurrido también a Photoshop. 3 2 DOCUMENTACIÓN La primera tarea abordada en este trabajo, y una de las tareas más importantes, ha sido la elección del modelo a diseñar y la búsqueda de planos consistentes que permitan su realización. En este punto, son varias opciones las que se plantearon: Inicialmente, la idea de este proyecto era modelar un avión militar lo más actual posible, con idea de asemejarnos a la industria moderna. Sin embargo, debido a la carencia de información y planos, por tratarse de información militar sensible de finales del siglo XX e inicios del XXI, se tuvo que descartar la idea rápidamente. Posteriormente, y en línea con la búsqueda de una aeronave moderna, se planteó la idea de hacer un diseño civil. A pesar de la escasez de información que proporcionan las empresas por temas de competitividad, se encontraron aproximaciones que se podían resultar válidas para llevar a cabo el diseño, pero terminó descartándose la por considerar este diseño menos atractivo que el militar. Finalmente, se decidió realizar una búsqueda más amplia en el tiempo y centrar la búsqueda en aeronaves de la Primera o Segunda Guerra Mundial, ya que esto permitiría a su vez enriquecer el contexto histórico del proyecto. Teníamos la opción de diseñar aviones de los primeros años del desarrollo de la aviación, principalmente biplanos o triplanos, o aviones caza algo más complejos. Con la última idea en mente, se comenzó con la búsqueda de material. Inicialmente, en internet la mayor parte de planos encontrados respondían a diseños de aeromodelismo, no acotados y con escasez de detalle. Paralelamente a la búsqueda por internet, se contactó con varios museos, imaginando que serían quienes contarían con información más detallada: - Museo Aeronáutico de Málaga y Museo del Aire de Madrid: nos redirigen al Histórico del Ejército del Aire Español y nos envían dibujo de dos aviones que volaron en el Ejército del Aire Español, el Hispano Aviación HA-200 Saeta y el Polikarpov I-16 (Mosca/Rata). El archivo conserva un gran volumen de planos de aviones, pero se trata de planos de piezas y circuitos, para consultarlos se precisa asistencia a la sala de consulta del archivo. Figura 2.1. Dibujo del avión Polikarpov I-16 (Mosca/Rata). Fuente: Histórico del Ejército Español. Documentación 4 - Museo de la Real Fuerza Aérea Británica (RAF): ofrecen información detallada sólo del Supermarine Spitfire, del cual tienen una gran colección de dibujos. Sin embargo, sólo tienen una cantidad pequeña digitalizada y resulta costoso de adquirir. - Museo Polaco de la Aviación: ofrecen planos de varios aviones, Komar 48, Komar Bis, Mewa, Sroka ó Wrona, pero los planos, además de ser difíciles de interpretar por estar en polaco y muy desordenados, no ofrecen una visión general del avión, sino que son ciertos componentes de este acotados, sin poder reconocer de qué parte se trata. En las imágenes siguiente se muestran ejemplos: Figura 2.2. Plano de un elemento del Mewa. Fuente: Museo Polaco de la Aviación. Figura 2.3. Plano de un elemento del Wrona. Fuente: Museo Polaco de la Aviación. - Museo Aeronáutico Aeroscopia de Francia: Nos podía proporcionar muchas publicaciones de mantenimiento de aeronaves, pero no disponían de dibujos o planos si quiera del fuselaje completo. 5 5 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Además, la información la tenían en físico, y el escaneo de documentos tan grandes era muy costoso. Aun así, enviaron información sobre el Breguet 941 como ejemplo de la documentación que tenía, la cual no resultó de interés por lo comentado previamente. Cabe destacar que se contactó con otras entidades, pero no se recibió respuesta. Asimismo, se llevó a cabo la búsqueda por diferentes foros, sin embargo, resultaba complicada por no centrarnos un avión concreto y porque la mayoría de estos foros están dedicados a aeromodelismo. Finalmente, en la búsqueda por internet se encontraron los libros “Best of Wylan Books” [1] y “Scale Aircraft Drawings WWII” [2], los cuales ofrecen un amplio catálogo de aviones y planos con cierto detalle, todos de la Primera y Segunda Guerra Mundial. Se pensó en diseñar el North American P-51 Mustang, por ser el caza y bombardero más legendario al servicio de Estados Unidos. Fue muy conocido por su papel en la Segunda Guerra Mundial, tanto en los teatros de Europa y Asia-Pacífico como por su actuación, igual de importante, en la Guerra de Corea y la Guerra de Vietnam. Sin embargo, el diseño que más llamó la atención fue el del Northrop P-61 Black Widow. Un avión de un tamaño poco usual para el tipo de misiones para lo cual fue concebido, con una disposición de la tripulación poco frecuente y con un largo empenaje de doble cola, con dos timones de deriva unidos a un amplio estabilizador horizontal. Sin duda, el P-61 tenía un tamaño y aspecto muy imponente y, además, se consideraba un diseño más complejo al contar con fuselaje y colas, por lo que esta fue la elección. El plano de referencia inicial fue el tomado del libro “Scale Aircraft Drawings WWII” [2], el cual se muestra en la siguiente figura: Figura 2.4. Plano del Northrop P-61 Black Widow. Fuente: “Scale Aircraft Drawings WWII”. [2] Siguiendo con la búsqueda de información, se dio con la siguiente página, la cual ha resultado una fuente importante de información: http://www.maam.org/p61.html [3]. Esta web es del Museo del Aire del Atlántico Medio, en inglés The Mid-Atlantic Air Museum’s (MAAM). En el mundo sólo quedan en existencia cuatro P-61 Black Widow, tres de estos supervivientes están en exhibición en museos nacionales, sin capacidad de operación. El cuarto forma parte de un proyecto de recuperación y restauración concebido y dirigido por un veterano de la Segunda Guerra Mundial, Eugene “Pappy” Strine, cofundador del Museo del Aire del Atlántico Medio, donde actualmente se lleva a cabo dicho proyecto de recuperación. Este surgió tras el accidente de la aeronave en la cima del Monte Cíclope en Nueva Guinea. Metodología de trabajo 12 Figura 3.4. Mustang Twin F-82G que reemplazó al P-61 Black Widow. [11] 3.2.2 Versiones Durante los años de fabricación del P-61 Black Widow, se produjeron distintas versiones. Inicialmente, se construyeron 2 prototipos XP-61 (n° 41-19509 y n° 41-19510). El YP-61 fue el avión de testeo y entrenamiento, con 13 ejemplares, contenía todos los cambios introducidos tras el prototipo. La versión P61-A fue la primera producida en masa, un total de 200 copias, con diferentes versiones. La única diferencia con respecto al YP-61 consistía en cambiar la forma de la cubierta de la cabina del artillero, eliminando la torreta de tiro giratoria. Las copias de esta serie comenzaron a salir en octubre de 1943, antes de que acabaran las pruebas realizadas en los aviones de testeo YP-61, luego las primeras unidades de la versión P- 61 A todavía tenían una torreta de tiro giratoria. La serie P-61 B se diferenciaba de las versiones anteriores por muchos cambios pequeños pero muy significativos: la parte delantera de la góndola del fuselaje se amplió en 20.32 cm, se introdujo una advertencia de radar contra aviones enemigos en el hemisferio trasero, se reemplazó el control hidráulico de flaps por flaps controlados mecánicamente y ciertas versiones incluían cuatro puntos fuertes bajo cada ala para bombas o depósitos de combustible, entre otros. Estos aviones recibieron de nuevo la torreta rifle, con una versión mejorada de General Electric y un sistema mejorado de control de ametralladoras. La innovación más importante, sin embargo, fue la instalación de un visor de visión nocturna en la cabina del piloto, que permitía establecer contacto visual con el enemigo a una distancia aproximadamente 5 veces mayor que sin el dispositivo de visión nocturna. Se ensamblaron un total de 450 aviones de la serie B, cuyas entregas comenzaron en julio de 1944. Tras la experiencia en combate, se decidió aumentar la velocidad del techo de la aeronave. Se desarrollaron aviones P-61 versión C propulsados por nuevos motores, una versión más potente, que permitían aumentar la altitud y la velocidad, aumentando las posibilidades de interceptar al enemigo. Sin embargo, a gran velocidad el piloto no tenía tiempo para apuntar con precisión. Para permitir la reducción repentina de la velocidad, y la puntería precisa, se montaron frenos de aire en las superficies superior e inferior de las superficies aerodinámicas. Todas estas modificaciones dieron como resultado un aumento significativo en el peso de la aeronave, lo que provocará inestabilidad longitudinal y el deterioro de las propiedades de vuelo. Aun así, se produjeron 41 ejemplares, teniendo en cuenta la posibilidad de aprovechar al máximo las ventajas de la aeronave en vuelos sin sobrecarga. Tras esto, se llevaron a cabo conversiones de los modelos A, B y C. Las producciones que más destacaron de estas conversiones son la del XP-61E y F-15 Reporter. [5] [8] [12] En la siguiente imagen se muestran los 6 modelos mencionados: 13 13 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Figura 3.5. Perfiles de versiones de desarrollo. Desde arriba: prototipo XP - 61, P - 61 A, P - 61 B, P - 61 C, prototipo XP - 61 E, F – 15 Reporter. [5] 3.3 Teatro de operación Este caza nocturno en el teatro europeo no obtuvo buenas valoraciones, a pesar de ser considerado muy efectivo, debido a que fue empleado principalmente en operaciones diurnas y, comparado con aviones de la Luftwaffe, se le consideraba un aparato lento y vulnerable. En este marco, comparado con el bimotor británico de Havilland DH.98 Mosquito, este último avión lo superaba en velocidad, maniobrabilidad y régimen de ascenso, no así en el armamento, ya que el P-61 era un verdadero erizo artillado. [7] No obstante, en el teatro del Pacífico, el P-61 tuvo mejor historial y un uso más versátil al derribar aviones nipones, más lentos que sus pares alemanes, en misiones nocturnas, ataques a bases y buques y misiones de reconocimiento. El P-61 tenía características de maniobrabilidad superiores en ataque a vuelo rasante, debido a su flaps ranurados y a sus alerones retráctiles. Sus tripulaciones lo consideraban un avión letal en combate nocturno. En agosto de 1945, un P-61B-15 (nº 42-39713) del 548º Escuadrón de Combate Nocturno llamado Lady in the Dark fue acreditado extraoficialmente con la última victoria individual aérea de los Aliados antes de la rendición de Japón, cuando obligó a un avión japonés a estrellarse contra el agua en una persecución a alta velocidad. [5] [6] Figura 3.6. P-61 Lady in the Dark. Foto tomada en 1948 en la base aérea de Clark, donde permaneció tras la guerra unos años fuera de servicio antes de ser despiezado de todas sus partes útiles para ser usadas en otros aviones. [6] Metodología de trabajo 14 Figura 3.7. Lady in the dark, modelo P-61 B-15 (nº 42-39713). [5] Después de inmediatamente terminada la guerra, se cancelaron los pedidos a la Northrop y las unidades supervivientes fueron retiradas en 1952. 3.4 Características técnicas El P61 de las fuerzas aéreas del ejército de los EE. UU. es un caza interceptor nocturno totalmente metálico con dos motores, dos brazos de cola y un tren de aterrizaje triciclo retráctil. La tripulación viaja en una góndola central, ubicada en el ala entre las dos góndolas. La función táctica principal del P-61 es la intercepción y destrucción de aeronaves hostiles en vuelo durante períodos de oscuridad o mal tiempo donde la visibilidad es mínima. A continuación, se muestran los datos técnicos del modelo P-61 B-20. Como es lógico, de una versión a otra existen cambios, pero en este proyecto se pretende modelar el P-61 B, luego los datos siguientes pueden considerarse como válidos. [5] [6] [7] • Características generales Envergadura 20.12 m Longitud Aeronave 15.11 m Longitud Fuselaje/Góndola Tripulación 10.32 m Altura 4.47 m Peso en vacío 10637 kg Peso cargado 13471 kg Peso máximo al despegue 16420 kg Tripulación 1 piloto; 1 operador de radar; 1 artillero opcional 15 15 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Superficie alar 61.5 m2 Planta motriz 2 motores radiales de 18 cilindros en doble estrella, Pratt & Whitney R-2800-65W Double Wasp2. Potencia 1680 kW cada uno Hélices Curtis Electric de 4 palas Diámetro de la hélice 3.7 m Tabla 3.1. Características generales del P-61 Black Widow. • Rendimiento Velocidad máxima operativa 589 km/h a 6095 m Velocidad crucero 310-345 km/h Alcance en ferry (con 4 depósitos externos) 3060 km Techo de vuelo 10600m Régimen de ascenso 12.9 m/s Potencia/peso 250 W/kg Capacidad combustible interno 2423 l de gasolina AN-F-48 de 1007130 octanos Capacidad combustible externo Hasta 4 depósitos subalares de 625-1173 l Tabla 3.2. Rendimiento del P-61 Black Widow. • Armamento - Ametralladoras: 4 ametralladoras Browning-M2 de 12.7 mm en la torreta dorsal controlada remotamente, con 2240 cartuchos (4 cintas de 560 cartuchos). - Cañones: 4 Hispano-M2 de 20 mm montados en el fuselaje, con 200 proyectiles (4 tambores de 50 proyectiles) - Bombas: 4 bombas de hasta 726 kg cada una o 6 cohetes HVAR de 127 mm bajo las alas. Algunos aviones también podían llevar una bomba de 454 kg bajo el fuselaje. Cada miembro de la tripulación tenía una vista en la cabina. La mira del piloto se colocó de forma permanente y se usó durante los ataques típicos de los cazas, es decir, cuando la dirección del fuego coincidía con la dirección del vuelo. Si, por el contrario, estas direcciones no coincidían, el tirador se hacía cargo de apuntar y disparar. 2 La serie Wasp de motores aeronáuticos de Pratt & Whitney fue una exitosa serie de motores radiales de aviación fabricada por la compañía estadounidense Pratt & Whitney a lo largo de varias décadas. El Pratt & Whitney R-2800 Double Wasp ("doble avispa") es un motor radial de 18 cilindros en doble estrella. Es considerado uno de los mejores motores radiales de pistones jamás diseñados, y fue ampliamente usado en muchos de los aviones estadounidenses más importantes durante y después de la Segunda Guerra Mundial. Metodología de trabajo 16 La mira del artillero, así como la mira del operador de radar, se alinearon. • Aviónica - Radar de búsqueda SCR-720 (AI Mk.X) - Radar posterior de alerta SCR-695 - En la siguiente imagen se pueden apreciar los depósitos subalares de combustible, la torreta rifle, los cañones en la barriga del fuselaje y el radar de búsqueda en el morro. [7] Figura 3.8. Estructura interna del P-61 Black Widow. [18] • Pintura Al parecer era difícil romper con el estereotipo y los primeros P-61 que aparecieron en unidades en Europa eran de color negro mate. Debido al hecho de que el plano negro mate parecía gris a la luz de los faros antiaéreos, algunos ejemplares se pintaron según el típico esquema diurno estadounidense, es decir, las superficies superiores y laterales en gris oliva sucio (Olive Drab), mientras que las superficies inferiores en gris medio con un tinte azul (Neutral Gray). Las cubiertas de radar en esta variante fueron pintadas de blanco (ocasionalmente negro). Cabe mencionar que la pintura Olive Drab era muy sensible a las condiciones climáticas. En el verano y otoño de 1944, comenzaron a llegar Black Widows pintados con pintura negra brillante (Extra Glossy Black). Estudios demostraron que la pintura negra brillante es la más apropiada para un avión de combate nocturno y fue la que perduró. Normalmente, en aviones negros brillantes, los letreros se pintaban solo con pintura blanca. Algunos aviones estaban decorados con figuras coloridas en el morro o con distintivos de los distintos escruadrones en el estabilizador vertical. [5] [9] 3.5 Recuperación y restauración del P-61 Black Widow Como se comentaba en el apartado de documentación, una fuente importante de información para este proyecto ha sido el descubrimiento del Museo del Aire del Atlántico Medio. [3] El Museo del Aire del Atlántico Medio se formó en 1980 con el propósito de adquirir el derecho de recuperar el P-61B nº 239445 del lugar donde se estrelló, en la cima del Monte Cíclope en Nueva Guinea. El objetivo final del museo era devolver el avión a sus instalaciones en Reading (Pennsylvania) y restaurarlo, devolviéndolo a condiciones de vuelo. Después de cinco largos años de negociación, el gobierno de Indonesia finalmente concedió los derechos. Una de las condiciones era el intercambio de un Boeing "Stearman" restaurado y capacitado para volar. 17 17 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Sin embargo, por delante yacía una tarea complicada, ya que la aeronave estrellada estaba rodeada por una densa jungla y cubierto de enredaderas y vegetación, todo lo cual tuvo que ser limpiado antes de que pudiera continuar el desmontaje. Figura 3.9. P-61B nº 239445 en el Monte Cíclope en Nueva Guinea. Imágenes tomadas tres décadas después de que se estrellara. La empinada pendiente en la que había llegado a descansar en 1945 agravó la ya difícil operación de recuperación. Figura 3.10. P-61B nº 239445 en la empinada cima del Monte Cíclope en Nueva Guinea. Imágenes tomadas tres décadas después de que se estrellara, en el proceso de recuperación de la aeronave. Como si todo esto no fuera lo suficientemente complicado, el líder de una tribu de la montaña reclamó la aeronave, lo que requirió la intervención del ejército local. Finalmente, tras el transcurso de varias expediciones y el trabajo de 10 años, los voluntarios del museo y la ayuda local contratada despejaron y desarmaron el avión. El P-61 fue retirado de la montaña haciendo uso de un helicóptero, tras una serie de operaciones de gran dificultad que pusieron a prueba la habilidad y el coraje del piloto del helicóptero. Metodología de trabajo 18 Figura 3.11. Recuperación del P-61B nº 239445, vuelta a terreno llano. Figura 3.12. Estado del P-61B nº 239445 recuperado. Una vez de vuelta a terreno llano por primera vez en 45 años, el avión fue desensamblado y preparado para su envío. Con la llegada segura del P-61 a la base de operaciones del Museo del Aire del Atlántico Medio en Reading, el proyecto de recuperación se completó con éxito, ya estaba en casa. La recuperación fue sólo el preludio, a partir de entonces comenzó el proceso de restauración, el cual se lleva a cabo desde entonces y se puede seguir en la web del MAAM. 11 4 MODELADO En este capítulo se detallará el proceso de modelado llevado a cabo para reproducir digitalmente el P-61 Black Widow a través de CATIA V5. Para cada uno de los componentes principales del avión, se ha diseñado tanto el revestimiento como la estructura interna. Antes de entrar en detalle, se ofrece a continuación una vista explosionada del resultado final sin renderizar, obtenida a través de la herramienta Explode del módulo Assembly Design, para ubicar cada uno de los componentes del modelo. Figura 4.1. Vista explosionada de los componentes del P-61 Black Widow. Figura 4.2. Vista explosionada de los componentes internos del P-61 Black Widow. Modelado 12 12 Antes de entrar en detalle, se hace mención del proceso general llevado a cabo en el diseño de los componentes. En primer lugar, las dimensiones de cada uno de los componentes se han obtenido midiendo sobre los planos escalados. Inicialmente se optó por usar AutoCAD, pero avanzando en el modelado surgió la necesidad de obtener ciertos contornos dibujando sobre los propios planos, ya que con las cotas no resultaba suficiente. Es por ello por lo que se pasó a usar el módulo Sketch Tracer. Este ha resultado de gran utilidad, ya que se han podido crear Sketch que posteriormente se han usado en los módulos de Part Design, Wireframe and Surface Design y Generative Shape Design, para crear los sólidos y las superficies. Posteriormente, se ensambla el conjunto con Assembly Design. En el proceso de modelado se abordó, en primer lugar, el diseño del revestimiento completo del avión y, posteriormente, se pasó a diseñar la estructura interna. No obstante, a continuación, se dedicará un punto por componente, luego se detallará el modelado completo de este, incluyendo el revestimiento y la estructura interna de cada uno. Por último, hay que mencionar que los ejes en los que se ha diseñado el avión son los siguientes: eje x, longitudinal; eje y, transversal; eje z, vertical. 4.1 Fuselaje El fuselaje representa el cuerpo principal de una aeronave, el cual alberga a la tripulación, los posibles pasajeros, la carga, los sistemas y los dispositivos necesarios para el control del avión. Se considera la parte central, ya que a este están acoplados, directa o indirectamente, el resto de los elementos: las superficies sustentadoras, el motor, la hélice, las antenas o el tren de aterrizaje. Es por ello por lo que el fuselaje es el primer componente que se ha diseñado y en el que más tiempo se ha dedicado, buscando obtener un diseño lo más próximo a los planos y realidad. 4.1.1 Revestimiento Como se ha comentado anteriormente, el plano de referencia tomado inicialmente fue el del libro de “Scale Aircraft Drawings WWII” [2], mostrado en la Figura 1.4., y se comenzó empleando AutoCAD para obtener las medidas sobre el mismo. Este plano contiene los contornos resultantes de varios cortes a lo largo del eje longitudinal del fuselaje, por lo que se empezó a diseñar el fuselaje recreando estos contornos. Empleando AutoCAD, se tomaban los puntos extremos del contorno y, posteriormente, a través del software Geogebra se obtenían el resto de los puntos que delimitarían la cuaderna. Este programa permite importar una imagen y fijar 3 de sus esquinas, de acuerdo con 3 coordenadas ya conocidas, y una vez hecho esto, permite añadir puntos a lo largo de toda la imagen dándonos sus correspondientes coordenadas. Obtenidas estas coordenadas, las importamos a CATIA a través de GSD_PointSplineLoftFromExcel, una macro que se encuentra entre los archivos de instalación del software CATIA V5 y permite importar las coordenadas incluidas en Excel. En la siguiente Figura 4.3. se muestra el entorno de Geogebra: 13 13 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Figura 4.3. Cuaderna en Geogebra. Obtención de coordenadas del contorno. Empleando este método, se dibujaron e importaron los contornos de la A-L de la Figura 1.4., todas las que en el plano corresponden al fuselaje. Una vez dibujados, se realizó la operación de Multi-Sections Surface del módulo Generative Shape Surface, donde se han diseñado todas las superficies de este proyecto. Sin embargo, los resultados no fueron satisfactorios, la geometría del fuselaje es bastante compleja y las secciones difieren mucho tanto en geometría como en curvatura, por lo que eran necesarios más contornos y la creación de guías que representaran el contorno del perfil y de la planta del fuselaje, para dirigir la operación Multi-Sections. Fue en este momento cuando se volvió a centrar el trabajo en la búsqueda de planos con más detalles y se dio con los de Willis L. Nye (Figuras 2.5 – 2.8), decidiéndose pasar a emplear Sketch Tracer para el modelado de los contornos. En Sketch Tracer, empleando el comando Create an Inmersive Sketch, se carga la imagen del perfil del fuselaje, extraída de los planos de Willis, se fija el origen en el morro de este, y se le da longitud de 10312.4 mm. La altura del fuselaje se ajusta según la imagen y longitud impuesta. Del mismo modo se actúa con la planta del fuselaje. Con esto, se dibujan los Sketchs que recorren el contorno completo del perfil y planta del fuselaje, a través de Splines. En cuanto a los contornos que representarían a las cuadernas, dada la experiencia previa, se ha decidido hacer uso de nuevo de Sketch Tracer. Para ello, se crean varios planos perpendiculares a la longitud del fuselaje y se obtiene la intersección de estos con los contornos del perfil y de la planta del fuselaje previamente dibujados. Después, en cada uno de estos planos se dibujan los contornos, haciéndolos pasar por los puntos de intersección anteriores. Los contornos en cada uno de los planos se han aproximado, ajustándolos a las dimensiones dadas por los puntos de intersección y de nuevo empleando Sketch Tracer, a los representados en la Figura 2.5. Se presenta a continuación un zoom de estos en la Figura 4.4, donde se pueden observar la geometría de las estaciones 41-359. Cabe destacar que las medidas de los planos de Willis L. Nye [4] están en pulgadas. Figura 4.4. Zoom de plano de la Figura 2.5, perfil fuselaje. Trabajando de esta forma, se han dibujado un total de 18 contornos, ya que la complejidad del fuselaje así lo ha requerido. En las Figuras 4.5. y 4.6. se presenta el resultado de los contornos del perfil, de la planta, así como la situación de planos y contornos de las 18 cuadernas. Figura 4.5. Contorno cuaderna estación 90. Modelado 20 20 Figura 4.17. Estructura interna del fuselaje, cuadernas y largueros. Figura 4.18. Estructura interna del fuselaje, cuadernas y largueros. • Estructura soporte radar Adicionalmente a las cuadernas y largueros, se incluye la estructura que cubre el radome, la cual sirve como soporte del radar. Esta se ha modelado atendiendo a los planos de Willis L. Nye [4], con tubos de 20 mm de diámetro y basándonos en la imagen de perfil importada con Sketch Tracer. El resultado se presenta aquí: 21 21 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Figura 4.19. Estructura delantera para albergar al radar. Figura 4.20. Estructura soporte del radar. 4.2 Cabina La cabina de vuelo se sitúa próxima al morro de la aeronave, y es donde se ubica el piloto. En el caso del P-61 Black Widow, puede albergar hasta tres tripulantes y cuenta con dos espacios para ello, el delantero con dos posiciones y el trasero con una. Habitualmente en este tipo de aviones, la cabina sirve de entrada del piloto a su asiento. Para diseñar la cabina se parte del revestimiento del fuselaje y se le realiza un corte. Para ello, se dibuja en el plano xz la forma de ambas cabinas y se le aplica un Extrude. Posteriormente, con la operación Split se elimina la superficie correspondiente al hueco de la cabina. Modelado 22 22 Figura 4.21. Sketch y Extrude para eliminar el hueco de la cabina del revestimiento. Figura 4.22. Resultado del corte. En el diseño de la cabina, se pueden distinguir dos partes, la estructura metálica y el cristal. En primer lugar, se aborda el diseño de la estructura metálica, en el módulo Part Design, donde se observan piezas verticales, horizontales y otras de unión con distinta orientación. Para las piezas verticales se ha hecho uso, una vez más, de los contornos de las cuadernas. Empleando estos Sketchs y realizando un Split a los mismos con el Extrude realizado previamente, se obtienen las guías verticales que se emplearán en un Rib. Las secciones de este Rib serán rectángulos de 35x20 mm, siendo esta última medida la profundidad que se le dará a la estructura desde el revestimiento hacia dentro del fuselaje (ver Figura 4.23.). Figura 4.23. Sección del Rib que define la estructura metálica de la cabina. Para las piezas horizontales, se crea un plano y se realiza una Intersection con los contornos verticales. Después, en el propio plano se define un Spline pasando por todos los puntos de intersección, esta será la guía del Rib que defina los listones horizontales. La sección empleada en el Rib es un rectángulo de 35x20 mm. Por 23 23 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) último, hay tres listones con distinta orientación, dos en la cabina delantera y uno en la trasera. En los de la cabina delantera, se ha creado un plano con cierto ángulo con respecto al plano horizontal y en este se ha dibujado el Sketch que servirá de guía del Rib, pero en la cabina trasera se ha empleado una 3D Curve para obtener la guía del Rib, asegurando que no penetra el revestimiento del fuselaje y que quedaría por encima del cristal. El resultado de la estructura metálica se presenta en la Figura 4.24. Figura 4.24. Estructura metálica cabinas. Finalmente, para el diseño del cristal, se ha llevado a cabo un Offset de la superficie del fuselaje eliminada al comienzo con el comando Extrude. Este Offset se ha realizado de 18 mm, para asegurar que queda contenido en los listones metálico y que el cristal queda sujeto por la estructura metálica. El resultado de la cabina completa se presenta a continuación. Figura 4.25. Cabina delantera Modelado 24 24 Figura 4.26. Cabina trasera. Figura 4.27. Detalle de la curva 3D empleada en el Rib de la cabina trasera. 4.3 Alas Las alas de avión son el elemento que da sustentación a la aeronave, albergando todos los dispositivos hipersustentadores y superficies de control. Por ello se considera que las alas de avión sean uno de los elementos más importantes y característicos de las aeronaves. 4.3.1 Revestimiento El revestimiento del ala se ha generado en el módulo Generative Shape Surface, haciendo uso de Sketch Tracer. En primer lugar, se realizó la búsqueda del perfil que conforma el ala del P-61 Black Widow. Según varias fuentes de información [19], el perfil del P-61 es el Zaparka, pero al no encontrar los puntos [20] que definen el perfil para poder importarlos a CATIA a través de GSD_PointSplineLoftFromExcel, se va a utilizar el perfil de los planos de WillisL. Nye. Por tanto, en primer lugar, se importan con Sketch Tracer las imágenes de la planta y del alzado del ala, y se ajustan a la envergadura correspondiente (10058 mm). Posteriormente, se sitúan los planos donde se dibujarán 25 25 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) los perfiles del encastre o raíz y de la punta del ala y se mide, según la planta importada, la cuerda de ambos perfiles. En segundo lugar, se importan los perfiles que aparecen en los planos de referencia sobre los perfiles en la raíz y en la punta del ala, y se ajustan a la cuerda obtenida previamente, 3910 mm para la raíz y 2402.12 mm en la punta. Figura 4.28. Perfiles en la raíz y en la punta de ala. [4] Realizando Sketchs mediante Splines y apoyados en las imágenes importadas, se obtienen los perfiles del encastre y punta del ala. Observando el ala desde la vista en planta, se puede apreciar que tiene una parte recta en donde se mantiene el perfil del encastre y otra que se estrecha hasta alcanzar el perfil de la punta del ala. Por tanto, el perfil del encastre se va a trasladar para conseguir esa vista recta en planta. Hay que tener en cuenta que el ala tiene cierta inclinación respecto el plano horizontal, luego los perfiles del ala se tendrán que situar a distintas alturas y estar unidos por una curva que represente dicha inclinación. Para dibujar esta curva se ha hecho uso de 3D Curve, con la que, cambiando la vista entre la frontal y la planta, se ha conseguido definir una línea que se ajusta a los planos en todas las vistas. Figura 4.29. Situación en planta de los perfiles y curvas guías. Modelado 26 26 Figura 4.30. Situación en alzado de los perfiles y curvas guías. Para crear las superficies, se usa dos Multi-Sections distintos, uno desde el perfil del encastre hasta el perfil trasladado y otro desde el trasladado hasta la punta, usando en cada casa la 3D Curve como guía. Figura 4.31. Superficie alar. Para cerrar la punta de ala se utiliza la operación Blend, la cual realiza una unión entre dos curvas. Para llevarla a cabo, se divide el perfil de la punta del ala en dos, extradós e intradós, y se realiza una curva 3D que tiene la forma del contorno extremo de cierre del ala. Definiendo como curva 1 la obtenida del extradós de la punta y como curva 2 la curva 3D, se consigue cerrar la parte superior. Se repite el mismo proceso para el intradós. Figura 4.32. Operación Blend para cerra la punta del ala. 27 27 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Por último, se ha representado sobre el revestimiento el corte de los flaps y alerones, de acuerdo con los planos de referencia. Para ello, se dibuja un Sketch y se realiza un Pad. Posteriormente, se realiza un Split, eliminando de la superficie alar el Pad. Se muestra a continuación el resultado completo. Figura 4.33. Revestimiento del ala del P-61 Black Widow. Cabe destacar, que tras realizar el ensamblaje del P-61, se ha tenido que editar el ala para incluirle una superficie de unión ala-fuselaje. Para ello, se hace un Split al perfil del encastre empleando un plano y se extruye esta curva (ver Figura 4.34, Sketch en negro) hasta hacerla tocar con el fuselaje, consiguiendo que el ala se adapte a la superficie del fuselaje. Figura 4.34. Unión ala-fuselaje. 4.3.2 Estructura interna La estructura interna del ala está formada por costillas y largueros, elementos transversales y longitudinales que dan rigidez al conjunto. Para el diseño de las costillas y largueros del Black Widow se ha partido del revestimiento, y por tanto de los planos previamente importados, y se ha trabajado en el módulo de sólidos Part Design. Además de tomar como Modelado 28 28 referencia los planos, se tiene presente la Figura 4.11. a lo largo del diseño. Haciendo un zoom a los planos de Willis L. Nye, se puede observar en la Figura 4.35. cómo es la estructura interna del ala. Figura 4.35. Estructura interna del ala. [4] Como se ha mencionado previamente, en el ala se distinguen dos partes, la primera de ella donde se mantiene el mismo perfil y la segunda donde el perfil va disminuyendo hasta alcanzar la punta del ala. Según la Figura 4.35. la primera de ellas consta de 2 largueros y 9 perfiles y la segunda de 2 largueros unidos a los anteriores y 28 costillas. En primer lugar, se diseñan los largueros. En la parte de perfil constante, se emplea la operación Rib para crear dos largueros, tomando como guía dos líneas y secciones rectangulares, con altura limitada por el perfil y ancho de 45 mm. En la parte donde se estrecha el perfil, el larguero se ha diseñado empleando un Pad de 45 mm. Para ello, previamente se crean dos planos que contendrán los Sketchs de los dos Pads, dándole a estos la orientación de los largueros, obtenida de los planos importados. A continuación, se muestra el Sketch del Pad trasero sobre el plano. Figura 4.35. Largueros del ala. Sketch empleado en el Pad del larguero trasero. En segundo lugar, se diseñan las costillas. Para obtener el contorno de las costillas, se dibuja un plano por costilla paralelo al plano xz, y equiespaciados según la Figura 4.35., y se hace una Intersection de estos con la superficie del ala previamente diseñada, obteniéndose así un total de 37 perfiles. Cabe destacar que las costillas de la segunda parte del ala no son al completo perpendiculares al eje y, si no que desde el larguero trasero hasta el final de la cuerda tienen otra orientación. Por tanto, de la intersección realizada sólo nos interesa la curva delantera, por lo que a estas 28 costillas de la segunda parte del ala se le hace un Split con el plano que contiene al larguero trasero, para quedarnos sólo con la curva delantera. Para obtener el perfil trasero de las 28 costillas 29 29 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) se realiza el mismo proceso de antes, se emplea una Intersection de 28 planos con el revestimiento. La diferencia es que los planos empleados ahora para hacer la intersección están orientados -15 grados con respecto al plano xz. Obtenidos todos los contornos de las costillas, se aplican Pads de 40 mm para darle espesor. Esta medida se ha obtenido midiendo sobre la Figura 4.35 y sobre imágenes reales de forma aproximada. Por último, es necesario aliviar el peso de la estructura y para ello se va a eliminar material usando la operación Slot. Debido a que no se conoce exactamente la forma de las costillas del ala, se ha optado por realizar 8 agujeros en cada costilla con forma circular, ya que esta es la forma que presentan los perfiles del estabilizador horizontal según imágenes del MAAM (ver más adelante Figura 4.58.). Para aplicar el Slot, se necesita una guía y una sección. Se han tenido que aplicar varias operaciones iguales, ya que se requiere mínimo una línea guía, que recorra de una punta a otra, por cada con círculo. La línea guía se crea haciéndola pasar por dos puntos, uno situado en la primera costilla y otro en la última y, para situar estos puntos, se hace uso de la opción de creación de puntos Between, con la que se pueden situar puntos sobre la cuerda de perfil a una distancia del inicio de la cuerda impuesta por el Ratio que se aplique. Las secciones de los Slot serán círculos de distinto diámetro según el Ratio sobre la cuerda en el que nos encontremos. El resultado del diseño de los largueros y las costillas es el siguiente: Figura 4.36. Costilla y largueros del ala. Finalmente, se ha incluido el corte estructural asociado al flap y al alerón, y se empela la operación Rib con una sección de 25 mm para simular la bisagra que serviría el elemento de separación y que ayudaría al movimiento en sí de los dispositivos. El resultado completo se presenta a continuación: Figura 4.37. Estructura interna completa del ala del P-61 Black Widow. Modelado 36 36 Figura 4.50. Estructura interna del final de la cola del P-61. Se puede comprobar que la estructura diseñada se asemeja bastante a las imágenes reales (ver Figuras 4.51.). Los perfiles incluidos, las cuadernas, la disposición de estos, los orificios y el rudder y sus perfiles son muy similares Figura 4.51. Imágenes del MAAM sobre la estructura interna del final de la cola y del rudder. [3] El resultado completo de la estructura interna cola se muestra a continuación: 37 37 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Figura 4.52. Estructura interna de la cola del P-61 Black Widow. Figura 4.53. Estructura interna de la cola del P-61 Black Widow, resultado sobre plano. 4.5 Estabilizador Horizontal El estabilizador horizontal (HTP), también llamado plano de profundidad, se sitúa en la cola de la aeronave. Modelado 38 38 4.5.1 Revestimiento El revestimiento del HTP se ha generado siguiendo el mismo procedimiento que el del revestimiento del ala, en el módulo Generative Shape Surface, haciendo uso de Sketch Tracer. Debido a que se encontró información sobre el perfil del HTP, se decidió utilizar el perfil presentado en los planos de Willis L. Nye. Por tanto, se importa con Sketch Tracer la planta del HTP y se ajustan a la longitud correspondiente (5254 mm). Posteriormente, se importa el perfil de la Figura 4.54 y se adapta a la cuerda (2223.31 mm). Figura 4.54. Perfil HTP de los planos de referencia [4]. El HTP es simétrico, luego se ha trabajado desde el centro de este hacia uno de los extremos y luego se ha aplicado simetría. En el plano xz central se dibuja el perfil a través de un Spline. Después, este Sketch se traslada al extremo del HTP, a 2627 mm del plano xz central, y se emplea Multi-Sections para crear la superficie. Dado que en el extremo el HTP no es recto y el perfil se hace más pequeño, hay que eliminar material. Para ello, se dibuja en el plano xy un Spline, apoyándonos en la planta importada y, se realiza un Extrude de ese Sketch. Posteriormente, al Multi-Sections se le realiza un Split con el Extrude y se obtiene la superficie del HTP correcta. Figura 4.55. Extrude para eliminar material en HTP. Una vez obtenida la superficie, se cierran los extremos. Para ellos se ha hecho uso de Boundary, para extraer la curva resultante en los extremos del HTP y el comando Fill para rellenar la superficie delimitada por el Boundary. Finalmente, al igual que en las alas, se ha representado sobre el revestimiento el corte de los dispositivos hipersustentadores, de acuerdo con los planos de referencia. Para ello, se dibuja un Sketch con la forma y se realiza un Pad. Posteriormente, se realiza un Split, eliminando de la superficie alar el Pad. Se muestra a continuación el resultado completo del revestimiento del HTP: 39 39 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Figura 4.56. Revestimiento del HTP del P-61 Black Widow. 4.5.2 Estructura Interna La estructura interna del HTP es muy similar a la del ala, consta de costillas y largueros. Según el plano de Willis L. Nye, el estabilizador horizontal está formado por 21 costillas. Todas las costillas se han diseñado empleando el mismo Sketch, se ha partido del contorno del perfil usado para el revestimiento y se le ha añadido orificios circulares para aliviar el peso, de acuerdo con las imágenes reales del MAAM (ver Figuras 4.57 y 4.58.). Posteriormente, se ha dado un espesor de 15 mm con un Pad. Figura 4.57. Imágenes del MAAM reconstruyendo el HTP. [3] Modelado 40 40 Figura 4.58. Imágenes reales del HTP del MAAM. [3] En cuanto a los largueros y larguerillos, en las imágenes reales del museo se observan 8. Todos estos se han creado siguiendo el mismo procedimiento que los del fuselaje y alas. Con 4 planos a distinta altura sobre la cuerda del perfil, se realiza una intersección de cada uno de ellos con cada uno de los perfiles. Los puntos de corte definen la guía del Rib que formará el larguero. Las secciones del Rib se han creado desde el contorno de cada sección del perfil hacia dentro, con secciones de 5 mm de espesor y ancho variable según lo apreciado en las imágenes. Las medidas de las secciones de los largueros, al igual que la de los orificios del perfil, se han obtenido de forma aproximada midiendo sobre la imagen real. Además, las imágenes en las que salen personas ayudan a estimar dimensiones. El resultado final se presenta a continuación: Figura 4.59. Estructura interna del HTP, 21 costillas y 8 largueros. Finalmente, se ha incluido el corte estructural asociado los dispositivos hipersustentadores y la bisagra que separaría la parte fija de las costillas de la móvil. Se empela la operación Rib con sección circular de 20 mm y 25 mm, respectivamente, para simular dichos elementos. El resultado completo es el siguiente: 41 41 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Figura 4.60. Estructura interna del HTP del P-61 Black Widow. Figura 4.61. Estructura interna del HTP del P-61 Black Widow sobre el plano. 4.6 Hélice La hélice es la pieza que transforma la energía mecánica generada por el motor en empuje, permitiendo al avión avanzar gracias a los cambios de presión y velocidad en el aire que provoca su perfil. Se encuentra conectada al eje del cigüeñal del motor, el cual provoca un movimiento rotativo. La documentación recopilada sobre el P-61 carece de planos e información sobre el diseño de estos elementos, por ello, en este apartado se ha tomado como referencia principalmente las imágenes reales de las que se dispone e información general sobre el modelado de hélices, tanto para las palas como para el resto de los componentes que constituyen la hélice. A continuación, empezaremos a modelar todos los componentes que forman la hélice del P-61 Black Widow, Modelado 42 42 donde se ha diferenciado: el cono de héice, el hub o encastre y las palas. 4.6.1 Cono de hélice Esta parte del motor está compuesta por una base o carena, por la cual pasa el eje del motor y un cono o spinner que cubre todos los componentes que conforman el encastre de la hélice. En primer lugar, se ha diseñado la base. Para ejecutarlo, se han tomado como referencia las imágenes reales (Figura 4.62.) y se han tomado medidas sobre las mismas. Figura 4.62. Carenado giratorio de la hélice. [3] En la siguiente imagen se puede observar la situación de este carenado en el motor: Figura 4.63. Carena situada en el motor. [3] El modelado de esta base se ha llevado a cabo en el módulo Part Design. En un plano, se traza un Sketch simulando la forma que de la carena de la Figura 4.62. Los agujeros, que probablemente sean para aligerar el peso, se han añadido también. 43 43 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Figura 4.64. Sketch del carenado. Figura 4.65. Resultado del carenado. Posteriormente, se ha diseñado el spinner. Para este componente, se ha usado Sketch Tracer para tomar medidas sobre el contorno y los orificios por los cuales pasarán las palas. A continuación, en el módulo Generative Shape Design se ha modelado el cono empleando Revolute y dándole posteriormente un espesor con Thick Surface de 3 mm. Figura 4.66. Sketch del carenado. Figura 4.67. Resultado del carenado. Modelado 44 44 Figura 4.67. Hélice del P-61. [3] 4.6.2 Encastre Continuamos modelando el encastre de la hélice, que es el elemento que servirá de unión de las palas. Para el diseño de este elemento, se ha tenido que recurrir a bocetos genéricos, dado la escasez de datos. Se cuenta con varios planos detallados del interior del avión, pero no reproducen información sobre el elemento de unión de las palas, como es el de la Figura 4.11. Por tanto, por un lado, se decidió buscar información sobre las propias palas Curtiss Electric y se dio con los siguientes dibujos, los cuales se han tomado de referencia para diseñar el hub. [14] [15] Figura 4.68. Bocetos sobre hélices de Curtiss Electric. [15] Por otro lado, se consideró buscar información sobre otro avión con hélice de cuatro palas. En este punto, se recurrió al P-51 Mustang, ya que antes de decidirnos por hacer el proyecto sobre el P61-Black Widow se pensó en hacerlo sobre el P-51, idea que se descartó ya que se consideró un modelo más simple y conocido. Como se contaba con planos del P-51, se han tomados estos como referencia. 45 45 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Figura 4.69. Hélice del P-61 Mustang. [18] El diseño se ha llevado a cabo en el módulo Part Design. Se han dibujado varios elementos y se ha hecho uso de la operación booleana Trim para aliviar el peso del componente. Se ha tratado de crear, siguiendo los componentes de la Figura 4.68, de forma general las siguientes piezas: el hub, la unidad de potencia eléctrica y la cubierta del motor eléctrico. El ensamblaje del hub, el carneado y el spinner resultaría así: Figura 4.70. Ensamblaje del hub, el carneado y el spinner de la hélice. Como se puede observar en la Figura 4.70, se ha conseguido asemejar el diseño al de las Figuras 4.68 y 4.69, adaptando el hub al spinner y asegurando que las palas se adhieran al primero sin interferir en el segundo. 4.6.3 Palas Por último, se aborda el diseño de las palas, el cual ha resultado un desafío, tanto por la ausencia de información para el modelado, como por el propio modelado. Dada la complejidad del diseño, se trabaja en el módulo Generative Shape Design. Debida a la escasez de información sobre las palas del P-61 Black Widow, se decide hacer una búsqueda por diferentes webs para encontrar información sobre las secciones de una pala genérica que se pueda ajustar a las que queremos diseñar. Tras navegar por varias webs se da con la siguiente [21]: Modelado 52 52 Figura 4.85. Radar del P-61 Black Widow. Figura 4.86. Diseño del radar delantero. En segundo lugar, se expone el diseño del radar trasero. Este radar se ha diseñado en base a las imágenes reales que se han encontrado en libros. Figura 4.87. Radar trasero del P-61 Black Widow. [6] Figura 4.89. Radar trasero diseñado. Se ha añadido la estructura soporte a la estructura interna del fuselaje y se ha incluido el dispositivo radar, mediante Pad y Rib. 4.8.2 Armamento Como avión de combate, el P-61 cuenta con armamento, concretamente con 4 ametralladoras en la torreta dorsal y con 4 cañones en el fuselaje. En los planos de Willis L. Nye aparece la situación del armamento en una vista de perfil (ver Figura 4.12.) y la planta de la torreta en la parte exterior del fuselaje. Esta será la guía principal para diseñar el armamento. Sin embargo, también se cuenta con fotos y bocetos extraídos de algunos libros, que se usarán en el caso en el que se tenga duda o se quiera contrastar la información planimétrica con la de estas imágenes. Hay que tener en cuenta que, de un modelo a otro de avión, puede haber cambios y, especialmente la torreta rifle fue uno de los elementos del P-61 que más versionaron, como se comentaba en el capítulo 3.2.2 de este proyecto. En primer lugar, se diseña la torreta rifle. Se parte del revestimiento del fuselaje y se comienza diseñando el 53 53 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) recubrimiento de la torreta, por lo que se emplea Generative Shape Design. Para diseñar este casco, se dibuja el contorno del mismo sobre un plano situado sobre la superficie máxima del revestimiento del fuselaje. Se ha empleado la imagen importada con Sketch Tracer, pero hay que tener en cuenta que los planos de Willis están en planta algo girados con respecto al eje x (ver Figura 4.90). Con esto, se reproduce la base del casco, la cual ocupa todo el ancho del fuselaje. Posteriormente, para crear las superficies se emplean dos Multi-Sections, cada uno de ellos con una sección, la que se obtiene con la vista de perfil del casco, y dos guías, las cuales son el resultado de hacer un Split al contorno base con el plano xz. Figura 4.90. Contorno base del casco. El resultado se presenta a continuación. Cabe destacar que, para que el casco se adhiriera al fuselaje, al contorno base se le ha tenido que aplicar un Extrude hasta el revestimiento del fuselaje. Figura 4.91. Superficie del casco de la torreta rifle. Después, se cambia al módulo Part Design para generar las ametralladoras y el soporte. Según los planos, son simétricas dos a dos respecto al plano xz y se encuentran a distinta altura situadas, las centrales algo más altas. La base sobre la que se apoyan se ha obtenido de los planos y se ha asegurado que no sobresalga del revestimiento de fuselaje, así como del casco diseñado. Usando Pad, Pocket, Rib, Rectangular Pattern y Mirror repetidamente se ha llegado al siguiente diseño: Modelado 54 54 Figura 4.92. Diseño de las ametralladoras de la torreta rifle del P-61 Black Widow. Además, se ha incluido la ristra de balas, las cuales se diseñaron tras ver la Figura 4. En un libro: Figura 4.93. Imagen real de la ametralladora dorsal. [6] En segundo lugar, se diseña el soporte de la torreta dorsal y los cañones del fuselaje sujetos a este soporte. Para ello, se tiene como referencia el perfil importado en Sketch Tracer y, haciendo varios Pad y teniendo presente también la Figura 4.94, se llega al diseño de la Figura 4.95. 55 55 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Figura 4.94. Boceto detallado del armamento del P-61 Black Widow. [6] Figura 4.95 Torreta completa del P-61 Black Widow. Modelado 56 56 Figura 4.96 Torreta completa del P-61 Black Widow. 4.8.3 Pod Los pods son depósitos de almacenamiento de combustible, los cuales se podrían considerar también parte del armamento, ya que abastecen al avión durante el vuelo dotándolo de mayor autonomía. El P-61 puede albergar 4 bombas bajo sus alas. En los planos de referencia [4] se puede observar la forma de estos, luego se ha hecho uso de Sketch Tracer para dibujar el perfil y la planta del pod. Con esto, usando Multi-Sections se puede reproducir la superficie de este. Por último, la superficie de unión pod-ala se realiza a través de Extrude usando el perfil de los planos de referencia. El resultado es el siguiente: Figura 4.97. Pod del P-61 Black Widow. 57 57 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) 4.9 Resultado Final del Modelado • Ensamblaje del P-61 Black Widow Finalmente, se concluye el capítulo de modelado presentando el ensamblaje del P-61 al completo. Para ello, se ha empelado el módulo de Assembly Design, donde, haciendo uso de diferentes Constrains, se da forma a la aeronave. A continuación, se expone la vista completa del modelo superficial, así como alzado, planta y perfil, y la vista completa de la estructura interna. Figura 4.98. Ensamblaje del P-61 Black Widow. Figura 4.99. Ensamblaje del P-61 Black Widow – Alzado. Modelado 58 58 Figura 4.100. Ensamblaje del P-61 Black Widow – Perfil. Figura 4.101. Ensamblaje del P-61 Black Widow – Planta. 59 59 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) Figura 4.102. Ensamblaje del P-61 Black Widow – Estructura interna. • Renderizado Posteriormente, empleando la opción de renderizado que ofrece CATIA desde Photo Studio Easy Tool se ha podido observar mejor la calidad del acabo obtenido, así como una imagen más representativa del avión en vuelo. A continuación, los resultados en dos escenarios de vuelo distintos. Figura 4.103. Ensamblaje del P-61 Black Widow – Renderizado 1. Modelado 60 60 Figura 4.104. Ensamblaje del P-61 Black Widow – Renderizado 2. • Pintado de avión Para concluir en la presentación del modelo ensamblado, se ha trabajado en reproducir dos vistas más realistas del avión a través del pintado y añadiendo sictkers sobre este. Como se comentaba en el capítulo 3.4, el P-61 ha contado con diferentes modelos y diferentes aspectos físicos. En cuanto a la pintura, se tienen principalmente modelos pintados en gris oliva y en negro brillante, por lo que se va a reproducir una imagen de cada uno de estos. Asimismo, se han incluido ciertos stickers y distintivos que estos solían albergar, usando la opción Photo Studio del módulo Infrastructure. Esta permite poner imágenes sobre superficies, opción que parecía muy sencilla y vistosa. Sin embargo, al hacer la prueba de pegar un sticker sobre la cara de una superficie, nos encontrábamos que la pegatina se reflejaba en ambas caras de la simetría, como se muestra en la Figura 4.105. Figura 4.105. Intento inicial de pegado de sticker en la cola. 61 61 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) El problema estaba en que, al haber creado Multi-Sections partiendo de contornos simétricos respecto de plano yz en el caso de la cola y del fuselaje, y de un perfil cerrado de extradós a intradós en el caso del ala, se tiene las superficies como un todo, y se han tenido que desacoplar de algún modo. Para que el elemento no traspasara a la otra cara, se debía tener como elemento independiente la mitad en la que iba a situarse la pegatina, y así se ha hecho, creando un Part, con esta parte independiente. Posteriormente, para construir la cola al completo, se procede insertando esta parte independiente en un producto, el cual contenga la cola al completo y esta parte independiente. De esta forma se ha conseguido solucionar el problema y los stickers se han podido situar en la cara deseada, la parte independiente. Cabe destacar que los stickers empleados se han extraído de imágenes de libros o carteles, por lo que la calidad de la imagen no es tan buena. Para extraer dichas pegatinas, se ha empleado Photoshop. Las imágenes seleccionadas a reproducir son, para el modelo gris oliva, la de la Figura 3.1., se recupera aquí como Figura 4.106. En este modelo se han eliminado los pods para acercarnos más a la foto. Figura 4.106. P-61 Black Widow pintado en gris oliva sobrevolando la ciudad. El resultado obtenido es el siguiente: Figura 4.107. P-61 Black Widow pintado en gris oliva sobrevolando la ciudad, modelo. Simulación Cinemática 68 68 Figura 4.117. Definición de la junta. Figura 4.118. Definición de la simulación. Con la simulación válida, se pasa a crear el archivo de vídeo, ejecutando Compile Simulation y seleccionando la última simulación generada. Así se obtiene un vídeo en el cual se puede ver el movimiento de rotación que realizaría la hélice una vez que arranca el motor. 69 69 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) 6 CONCLUSIONES Para finalizar este proyecto, se exponen las conclusiones que hemos sacado tras la realización del mismo. Como se comentaba al inicio del documento, el objetivo principal era adquirir capacidades de cara al mundo laboral, considerando el manejo de esta herramienta clave en el sector de la aeronáutica. Además, con el mismo propósito, se esperaban desarrollar capacidades personales en cuanto a gestión de tiempos de ejecución, resolución de problemas, toma de decisiones y limitación de tareas, aspectos que se consideran esenciales en el campo profesional. Se puede afirmar que ambos se han conseguido, llegando a presentar la recreación del avión con la máxima precisión posible, en concordancia con los recursos disponibles, y en el tiempo que se había planificado. Repasando el proyecto en el mismo orden en que se ha expuesto, en primer lugar, el proceso de recopilación de información ha resultado más arduo de lo que se esperaba. Cabe destacar que la elección de la aeronave ha llevado meses de investigación ya que, se buscaba un modelo diferente para que el diseño, por su aspecto, pudiera aportar valor añadido con respecto a otras aeronaves, y a la vez un avión con suficiente material disponible el cual permitiera su recreación. Finalmente, se dio con un plano con el que, por lo general, nos hemos sentido cómodos trabajando y con una web que dispone de muchas imágenes, las cuales hemos podido utilizar para suplir o estimar las cotas que no nos proporcionaban estos planos. En línea con la información disponible, también destacaría la labor de búsqueda de libros y su traducción. Las principales fuentes de información están en polaco, además de ser libros escaneadas y no ser posible copiar texto de ellos para llevar a cabo la traducción. Se han tenido que traducir libros casi al completo para poder recopilar la información presentada en los primeros puntos del proyecto. En cuanto al diseño, en primer lugar, destacaría el trabajo realizado a través de la herramienta Sketch Tracer, la cual ha permitido usar los planos como plantilla para dibujar sobre ellos, aunque en ciertas ocasiones se hayan encontrado dificultades derivadas de la deformación de las imágenes, lo que obligaba al rectificado de estas con algún editor gráfico o a la rectificación de los modelos. Inicialmente, se realizó el diseño del revestimiento del fuselaje sin emplear Sketch Tracer y el resultado dejaba mucho que desear, por lo que se puede decir que, con la información disponible, sin esta herramienta el proyecto no se podría haber abordado el diseño. En segundo lugar, se considera que los revestimientos son los principales contribuyentes a la precisión en la réplica, por lo que es donde más tiempo se ha empleado, no sólo por los obstáculos que se hayan podido ir encontrado, sino por el manejo del propio módulo de superficies, el cual ha sido un reto. Finalmente, se ha hecho uso del renderizado y del módulo Infrastructure para asemejar el diseño al modelo más famoso del P-61, llamado Lady in the Dark. Para ello, ha sido necesario investigar y usar PhotoShop para extraer los stickers incluidos en el avión de imágenes antiguas de poca calidad. Además, con el finde de mostrar de alguna forma la utilidad que puede tener en un futuro el modelo creado, se ha explorado el módulo DMU Kinematics y realizado la simulación del mecanismo de rotación de la hélice. Para cerrar este capítulo y el documento, se exponen las líneas de mejora o ampliación que se podrían acometer sobre el modelo obtenido: ▪ Mejorar el propio modelo, aumentando el grado de detalle y refinando aquellos que son susceptibles de mejora. ▪ Modelar el interior de cabina, el grupo motor y los distintos sistemas. Conclusiones 70 70 ▪ Explorar otros módulos de CATIA, usar más funcionalidades de DMU Kinematics, emplear DMU Space Analysis para realizar un análisis de interferencias de mecanismos o el módulo Ergonomics Design & Analysis para comprobar si los espacios diseñados son confortables y ergonómicos. ▪ Realizar un proceso descriptivo de la fabricación y/o restauración de este avión a través del módulo de fabricación de CATIA. ▪ Realizar un estudio estructural de la aeronave en un software de elementos finitos. Aunque CATIA también permite un análisis estructural, se propone usar ANSYS para obtener mejores resultados. ▪ Realizar un estudio aerodinámico de la aeronave. 71 71 Estudio, Modelado y Recreación Virtual con el software Catia V5 del avión Northrop P-61 Black Widow (Viuda Negra) 7 NOTAS [1] William, W. (1964). The Best of Wylam. Air Age Publishing Inc. [2] Bowers, P.M. (1991). Scale Aircraft Drawings Volume II WWII. Air Age Publishing Inc. [3] http://www.maam.org/p61.html (Consulta Noviembre 2022) [4] http://www.janhermkens.nl/ (Consulta Abril 2021) [5] Kajetan Musialkowski. P. Nocny samolot mysliwski. Northrop P-61. Black Widow. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej. (Kajetan Musialkowski. P. Avión de Combate Nocturno. Northrop P-61. Black Widow. Editorial del Ministerio de la Defensa Nacional). [6] Thompson, W (1998). WarbirdTech Series Volume 15: Northrop P-61 Black Widow. Specialty Press. [7] https://hmong.es/wiki/P-61_Black_Widow (Consulta Junio 2022) [8] http://sandglasspatrol.com/IIGM-12oclockhigh/Blackwidow.html (Consulta Junio 2022) [9] Thompson, W.(1998). P-61 Black Widow Units of World War 2. Osprey Publishing. [10] Zbiegniewski, A. (2004). 421 NFS 1943–1947. Kagero. [11] https://es.wikipedia.org/wiki/ (Consulta Noviembre 2022) [12] Davis, L. & Menard, D. (1990). P-61 Black Widow in Action (Aircraft number 106). Squadron/Signal Publications, Inc. [13] Airplane. (1944). Flying the P-61 Serie “Black Widow. Película instructiva: https://www.youtube.com/watch?v=Lo-f2x8T7d8 (Consulta Junio 2022) [14] Curtiss-Wright Corporation (1943). Pilot’s Manual. Curtiss Electric Propeller. [15] Curtiss (1944). Handbook of instructions Models C532S and C5315S. Hollow Steel Three Blade Propellers. Universal Litho. [16] https://cfd2012.com/blade-modelling.html (Consulta Septiembre 2022) [17] USAAF. (1945). Northrop P-61 Black Widow Pilot’s Flight Operating Instructions. Periscopefilm. [18] Eden, P.E and Moeng, S. (2003). Aircraft Anatomy of World War II: Technichal drawings of key aircraft 1939-1945. Chartwell Books. [19] https://m-selig.ae.illinois.edu/ads/aircraft.html (Consulta Mayo 2022) [20] http://airfoiltools.com/ (Consulta Mayo 2022) [21] https://www.aircraftsystemstech.com/p/propeller-aerodynamic-process-airplane.html (Consulta Septiembre 2022)