Modelado en CATIA V5 del avión Fokker Dr I

Modelado en CATIA V5 del

avión Fokker Dr I Recuperación del patrimonio arqueológico aeronáutico

Trabajo Fin de Grado

Grado en Ingeniería Aeroespacial, navegación aérea

Departamento de Ingeniería Gráfica

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Autor: Jimena de la Resurrección, Germán

Tutores: del Río Cidoncha, Gloria

Martínez Palacios, Juan

Sevilla, 20 de Junio 2015

Modelado en CATIA V5 del avión Fokker Dr I

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Trabajo de fin de grado

Grado en ingeniería aeroespacial

Modelado en CATIA V5 del

avión Fokker Dr I Recuperación del patrimonio arqueológico aeronáutico

Grado en Ingeniería Aeroespacial, navegación aérea

Departamento de Ingeniería Gráfica

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla




Sevilla, 20 de Junio 2015


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Trabajo fin de grado:

Modelado en CATIA V5 del avión Fokker DrI.

Recuperación del patrimonio arqueológico aeronáutico




El tribunal nombrado para juzgar el trabajo arriba indicado, compuesto por

los siguientes miembros

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle calificación de:

El secretario del tribunal:

Sevilla, 2015


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7

Gracias por aguantarme mientras yo me empeñaba en hablaros de este trabajo. Y en

particular, agradezco este trabajo en alemán: Ich schulde Team-Fokker-Schorndorf


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9

1. Índice

1. Índice ..................................................................................................................................... 9

2. Índice de figuras .................................................................................................................. 10

3. Introducción y objetivos ...................................................................................................... 13

a. Introducción al tema ........................................................................................................... 13

b. Estructura del trabajo.......................................................................................................... 15

c. Objetivos ............................................................................................................................. 15

4. Herramienta de modelado 3D ............................................................................................. 17

a. Evolución histórica .............................................................................................................. 17

b. Herramienta usada en este trabajo, CATIA V5R19 ............................................................. 19

c. Términos usados referentes al CATIA ................................................................................. 20

5. Estudio del Fokker Dr I ....................................................................................................... 23

a. Situación histórica ............................................................................................................... 23

b. Fokker Dr I ........................................................................................................................... 27

c. Términos usados referentes a la estructura del Fokker Dr I y términos aeronáuticos ....... 32

6. Planos utilizados en este trabajo .......................................................................................... 34

7. Diseño de piezas .................................................................................................................. 37

a. Explicación previa ................................................................................................................ 37

b. Fuselaje................................................................................................................................ 37

c. Collar E................................................................................................................................. 40

d. Sleeve F................................................................................................................................ 40

e. Rudder clamp H ................................................................................................................... 41

f. Control horn ........................................................................................................................ 43

g. Pieza principal del timón de cola ........................................................................................ 45

h. 4229 ..................................................................................................................................... 47

i. 4230 ..................................................................................................................................... 49

j. 4231 ..................................................................................................................................... 50

k. Stabilizer Sleeve .................................................................................................................. 51


10

l. Timón de profundidad......................................................................................................... 52

m. Pieza principal del estabilizador horizontal ..................................................................... 56

n. 0200 ..................................................................................................................................... 60

o. Wheel .................................................................................................................................. 61

p. Pieza principal del tren de aterrizaje ................................................................................... 64

q. Costilla estándar, no estándar y patrones .......................................................................... 69

r. Largueros ............................................................................................................................. 72

8. Ensamblaje .......................................................................................................................... 73

a. Ensamblaje de las piezas del timón de cola ........................................................................ 73

b. Ensamblaje de las piezas del estabilizador horizontal ........................................................ 77

c. Ensamblaje de las piezas del tren de aterrizaje .................................................................. 82

d. Ensamblaje de las alas ......................................................................................................... 85

e. Ensamblaje final del avión ................................................................................................... 85

9. Conclusión y posible continuación del trabajo .................................................................... 96

10. Bibliografía ................................................................................................................... 100

2. Índice de figuras

Ilustración 1: Templo de Petra, reconstrucción por la universidad de Brown 14

Ilustración 2: David de Miguel Ángel, reconstrucción por la universidad de Standford 14

Ilustración 3: Sketchpad, fotograma de historical perspective: “Computer sketchpad” 17

Ilustración 4: Museo Guggenheim, ejemplo de uso de CATIA en arquitectura (imagen de la

revista 20minutos) 18

Ilustración 5: ejemplo del uso del módulo de superficies en CATIA, imagen obtenida de

Youtube de Mohammed Shakeel 19

Ilustración 6: Reproducción de un Bléirot XI 23

Ilustración 7: Vickers F.B.5, obsérvese la situación de la hélice propulsora tras el piloto 24

Ilustración 8: Fokker Eindecker I, avión monoplano alemán 25

Ilustración 9: Nieuport 11, avión biplano aliado 26

Ilustración 10: Sopwith triplane, avión aliado precedente del Fokker Dr I 26

Ilustración 11: Fokker V4, imagen de la enciclopedia ilustrada de la aviación 28

Ilustración 12: Fokker D VIII, avión que sustituyó al Fokker Dr I 29

Ilustración 13: Estructura general del Fokker Dr. I según la enciclopedia ilustrada de la aviación

31

Ilustración 14: Estructura del fuselaje mediante lineas y puntos 38

Ilustración 15: intersección de las barras 38


11

Ilustración 16: Detalle del fuselaje, se aprecia la unión de las barras de manera más adecuada

que antes 39

Ilustración 17: Zona de la cola del fuselaje 39

Ilustración 18: Planos del Collar E de Paul Leaman 40

Ilustración 19: planos del sleeve F de Paul Leaman 41

Ilustración 20: planos del Rudder clamp H de Paul Leaman 42

Ilustración 21: Plano del Control Horn del Fokker-Team-Schorndorf 43

Ilustración 22: Modelado del Control Horn 44

Ilustración 23: Plano del timón de cola por Paul Leaman 45

Ilustración 24: 'Sweep' en el timón de cola 46

Ilustración 25: Detalle del modelado del refuerzo 46

Ilustración 26: Plano de la pieza 4229 por Fokker-Team-Schorndorf 47

Ilustración 27: Modelo de la pieza 4229 vista isométrica 48

Ilustración 28: Modelado de la pieza 4229 48



Ilustración 31: Tabla extraída del plano de la pieza principal del estabilizador horizontal, por

Team-Fokker-Schorndorf 51

Ilustración 32: Plano del timón de profundidad por Fokker-Team-Schorndorf 52

Ilustración 33: Modelado del timón de profundidad, paso 1 53






Ilustración 39: Plano de la pieza principal del estabilizador horizontal, por Fokker-Team-

Schorndorf 57

Ilustración 40: Modelado de la pieza principal del estabilizador horizontal, paso 1 58




Ilustración 44: Plano de la pieza 0200, por fokker-team-schorndorf 60

Ilustración 45: modelado de la pieza 0200 61

Ilustración 46: Modelado del eje de la rueda 62

Ilustración 47: Modelado de la rueda, apoyo del neumático 63

Ilustración 48: Modelado de la rueda, neumático 63

Ilustración 49: Modelado de la rueda, radios 64

Ilustración 50: Disposición general del tren de aterrizaje, por fokker-team-schorndorff 65

Ilustración 51: Planos del amortiguador del tren de aterrizaje, por fokker-team-schorndorff 65

Ilustración 52: Modelado de la pieza principal del tren de aterrizaje, barras elípticas 66

Ilustración 53: Proceso de modelado del tren de aterrizaje, amortiguador 68

Ilustración 54: Costilla estándar, por Fokker-Team-Schorndorf 69

Ilustración 55: ‘Sketch’ de la costilla, detalle inferior 69

Ilustración 56: 'Pad' central de la costilla 70

Ilustración 57: Resultado del modelado de la costilla estándar 70


12

Ilustración 58: Resultado del modelado de la costilla no estándar 71

Ilustración 59: Distribuciones de costillas estándar y no estándar en las tres alas 71

Ilustración 60: Extremo de los largueros 72

Ilustración 61: Vistas del montaje completo del modelo de timón de cola 74

Ilustración 62: Vista lateral de un timón de cola original, del libro de Paul Leaman 75

Ilustración 63: Vista inferior de un timón de cola original, del libro de Paul Leaman 75

Ilustración 64: Detalle de un timón de cola original, del libro de Paul Leaman 76

Ilustración 65: Reconstrucción del timón de cola de Fokker-Team-Schorndoff 76

Ilustración 66: Imágenes del estabilizador horizontal. Vista superior, frontal, lateral e

isométrica. 79

Ilustración 67: Detalle del estabilizador horizontal. 'Control horn' 80

Ilustración 68: Detalle del estabilizador horizontal. Unión pieza principal-timón de profundidad

80

Ilustración 69. Detalle del estabilizador horizontal. Stabilizer Sleeve 81

Ilustración 70: Reproducción por Team-Fokker-Schorndorf donde se aprecia el estabilizador

horizontal 81

Ilustración 71: Reproducción por Team-Fokker-Schorndorf de la pieza principal del

estabilizador horizontal 82

Ilustración 72: Ensamblaje de la pieza 02000 con la pieza principal del tren de aterrizaje 83

Ilustración 73: Vista del tren de aterrizaje, reproducción de Fokker-Team-Schorndorf, donde se

aprecia el ala 84

Ilustración 74: Ensamblaje del ala media. La superior e inferior son muy similares. 85

Ilustración 75: 'Coincidence' entre fuselaje y timón. No se encuentra activado para mostrar los

ejes 86

Ilustración 76: Detalle de la discrepancia en el ensamblaje timón de cola-fuselaje 87

Ilustración 77: Esquema de la posición mencionada, plano de fokker-team-schorndorff 88

Ilustración 78: Vista de la posición del estabilizador horizontal en el modelo 89

Ilustración 79: 'offset' para el posicionamiento del estabilizador horizontal 90

Ilustración 80: Posicionamiento de las piezas 02000 en el fuselaje, por fokker-team-schorndorf

90

Ilustración 81: Posicionamiento aproximado del tren de aterrizaje 91

Ilustración 82: Ensamblaje de las alas 92

Ilustración 83: Alzado, planta, perfil y perspectiva del modelo final del avión 93

Ilustración 84: Alzado, planta, perfil y perspectiva de esquemas del avión, dibujos de Ian Stair

94


13

3. Introducción y objetivos

a. Introducción al tema

La recuperación del patrimonio arqueológico mediante procesos digitales ha ido creciendo en

los últimos años aunque aún no es realmente conocida a nivel de público general. Hay muchas

técnicas para realizarla, desde la digitalización a partir de medidas tomadas ‘a mano’ hasta el

uso de sofisticados métodos láser de gran precisión.

Hasta hace poco la recuperación mediante este tipo de sofisticados sistemas tenía unos costes de

tiempo y recursos que lo hacían inabordable para la mayoría de los proyectos arqueológicos

Esto ha cambiado en los últimos tiempos. La aparición de nuevos y más baratos sistemas de

modelado digital ha convertido la recuperación arqueológica en algo más alcanzable, no solo

para almacenaje digital del patrimonio, sino también para presentación de proyectos,

planeamiento de reconstrucciones o grabación de datos durante las propias excavaciones.

Un ejemplo de sistemas novedosos para un sencillo sistema de modelado digital es el

presentado en el artículo ‘3D recording for archaeological Fieldwork’, que consiste en un

software capaz de hacer el modelo automáticamente a partir de la toma de una serie de

fotografías desde posiciones estandarizadas.

Dos proyectos muy conocidos en el ámbito son la excavación de la ciudad de Petra, liderada por

la universidad de Brown, de donde se obtuvieron modelos como la ilustración aquí mostrada o

el proyecto ‘Miguel Ángel digital’, de la universidad de Standford, que mediante técnicas láser

consiguen precisiones que permiten ver los golpes del cincel en la escultura.

Ilustración 1: Templo de Petra, reconstrucción por la universidad de Brown

Ilustración 2: David de Miguel Ángel, reconstrucción por la universidad de Standford

En este trabajo nos vamos a centrar en una recuperación digital mediante planos, es decir, pasar

los planos de una serie de piezas y unas instrucciones de construcción a un modelo digital.

El elemento a recuperar es el avión Fokker Dr I, un avión alemán de la primera guerra mundial,

del que hablaremos extendidamente a lo largo del trabajo.


15

b. Estructura del trabajo

Este trabajo actúa como presentación, guía y memoria del objeto presentado, que es el modelo

digital.

Primero hablaremos de la herramienta utilizada, el CATIA V5R19, donde entre otras cosas se

explican términos del programa que se utilizarán en las explicaciones sobre la creación del

modelo.

A continuación hablaremos del avión. Lo situaremos en el tiempo, explicaremos el por qué de

elegir ese modelo concreto y su historia. Igual que en el apartado anterior, explicaremos un

vocabulario que se empleará en más adelante en esta memoria, principalmente vocabulario

aeronáutico.

En tercer lugar un breve apartado explicando la procedencia de la información utilizada en este

trabajo, principalmente los planos que se han usado. Esta fase de recolección de información es

crítica, puesto que sin planos suficientemente precisos no podríamos haber hecho el modelo.

Luego llegamos a la parte más técnica, dos capítulos en los que se explican uno por uno el

modelado de las piezas, su construcción, su ensamblaje y su utilidad.

Cerraremos con unas conclusiones, planteando la posible continuación del trabajo y la

bibliografía utilizada

c. Objetivos

Podemos diferenciar 4 claros objetivos en este proyecto, ordenados a continuación por

importancia y no por orden en que se cumplimentan en este trabajo.

Hay muchos modelos 3d de este tipo de aeronaves, pero la mayoría son muy

simplificados y pensados para su construcción con maquetas de aeromodelismo. El

objetivo de este trabajo es generar digitalmente ‘desde 0’, un modelo para el avión

Fokker Dr I basándonos en planos de construcción y en fotografías de aviones de la

época y de ejemplares conservados.


16

El objetivo principal será, por tanto, realizar el modelo con la máxima precisión posible.

Esto estará limitado por la calidad de los planos, la exactitud de la información y por el

hecho de que la fabricación de aviones en la época era un proceso básicamente

‘artesanal’ por lo que ciertos ajustes deberán ser hechos.

El segundo objetivo es realizar una investigación sobre la historia del avión,

conteniendo su contexto, su creación, su uso y su desaparición.

Otro objetivo será analizar el uso de la herramienta CATIA V5R19, explicando los

métodos utilizados para crear las piezas de la manera que se ha considerado más

adecuada, así como su ensamblaje.

Además veremos brevemente la historia del programa CATIA, se comentarán otros

programas existentes similares y se explicará la elección del CATIA sobre los otros.


17

4. Herramienta de modelado 3D

a. Evolución histórica

La creación de piezas tridimensionales siempre ha planteado un reto a los diseñadores, que

veían limitada por el soporte 2D que es el papel su capacidad de realizar nuevas piezas. Aunque

las técnicas para representar la tridimensionalidad en una superficie son muy variadas, el

auténtico cambio de juego aparece con la revolución de la informática.

El origen podemos encontrarlo en 1955, con la creación de SAGE, un programa utilizado en el

departamento de defensa estadounidense que involucraba el uso de computación gráfica. Esto

estableció las raíces para la búsqueda de un sistema de diseño gráfico asistido por ordenador,

aunque para encontrar lo que realmente podemos considerar como CAD debemos esperar 7

años más.

En 1962 aparece ‘Sketchpad’, el primer programa informático con el que se podían manipular

objetos gráficos, por lo que se considera el primer programa de dibujo por computadora. El

sistema era muy tosco y primitivo, puesto que el ordenador con que trabajaba apenas tenía la

capacidad de sumar y la interfaz visual era prácticamente inexistente. A pesar de ello, el sistema

era capaz de permitir a los usuarios dibujar formas geométricas simples incluso en 3d, además

de ser capaz de identificar las líneas visibles desde el punto de vista del observador. (Se puede

ver un documental sobre el uso de dicho programa en el siguiente enlace:

https://www.youtube.com/watch?v=BKM3CmRqK2o). Este programa se hizo muy popular en

las universidades.

Ilustración 3: Sketchpad, fotograma de historical perspective: “Computer sketchpad”

https://www.youtube.com/watch?v=BKM3CmRqK2o

En 1965 se comercializa el primer CAD, a la vez que se extienden las investigaciones.

Desde el principio de los años 70, las grandes empresas del sector de la aeronáutica y

automovilístico comienzan a adoptar los sistemas CAD.

En 1975 AMD desarrolla el primer sistema CAD/CAM (No solo de ayuda al diseño, sino

también de ayuda a la fabricación)

En 1977 se comienza a crear CATIA como un proyecto interno de la empresa fabricante de

aviones Avions Marcel Dassault, que hasta ese momento era una empresa que compraba los

programas CAD/CAM. Aunque al principio se llamaba CATI (diseño tridimensional asistido

interactivo, en francés), cuando en 1981 se crea Dassault System, una empresa subsidiaria para

desarrollar y vender el software, se cambia el nombre a CATIA (mismo significado pero en

inglés)

Centrándonos a partir de este momento en la historia de CATIA, la compañía BOEING se

convirtió rápidamente en el principal cliente, tan solo 7 años después del comienzo del

desarrollo del programa. A esta compañía pronto se unirían muchas más.

En 1988 se desarrollo la V5. Para ella se había reescrito por completo el código, lo que causó

pérdidas multimillonarias por retrasos producidos en la producción del A-380 debidos a

incompatibilidades entre versiones

Desde entonces se han seguido lanzando versiones hasta hoy en día.

Algunas de las empresas más destacables en el ámbito aeroespacial que han usado este

programa son, además de Boeing, Airbus, Bombardier (todos los diseños de sus aviones se han

hecho en CATIA), Embraer, los principales suministradores de helicópteros del ejército

estadounidense, Dassault aviation, entre otros. Fuera del ámbito aeroespacial seguimos

encontrando nombres conocidos como Porshe, BMW, Seat, Michelín, o incluso en ámbitos tan

distintos como las empresas tecnológicas Nikon y Nokia o el arquitecto Frank Gehry

Ilustración 4: Museo Guggenheim, ejemplo de uso de CATIA en arquitectura (imagen de la revista 20minutos)


19

b. Herramienta usada en este trabajo, CATIA V5R19

Como ya hemos expuesto, la necesidad de un método para facilitar el diseño de piezas 3D llevó

a desarrollar el programa CATIA de modelado. Sin embargo, también se desarrollaron otros

programas con características similares. A continuación, destacaremos las principales

características de CATIAV5R19, explicando por qué se ha escogido este software y subrayando

las principales diferencias con otros programas de CAD.

Una de las grandes características del CATIA es que se encuentra ampliamente extendido y

reconocido en todo el mundo. Las grandes empresas del sector aeroespacial (Boeing, Airbus

Group, Embraer,…) utilizan este software para sus aviones. Esta es uno de los principales

motivos para escogerlo

Una de las principales razones por las que el sector aeroespacial (y el automovilístico también)

emplean el programa es por su módulo de superficies, mucho más completo y potente que la

competencia, lo que es necesario debido a la importancia del diseño de superficies complejas en

sistemas aerodinámicos.

Ilustración 5: ejemplo del uso del módulo de superficies en CATIA, imagen obtenida de Youtube de

Mohammed Shakeel


20

Esta potencia y capacidad deriva en que es una herramienta muy compleja. Aunque en principio

esta parece una razón para desaconsejarlo, también implica que dominar su manejo facilita

después el aprendizaje de muchos otros softwares similares pero simplificados, por lo que es

adecuado saber manejarla correctamente.

El que sea el software más extendido en el sector aeroespacial lleva a que sea el que estudiamos

en la carrera. Esta es la razón decisiva de la elección de herramienta CAD

El gran problema del CATIA es el precio de la licencia, muy superior a la competencia. Este

problema es secundario en nuestro caso, ya que, como estudiante y no teniendo intereses

comerciales, se puede adquirir el programa en la universidad.

c. Términos usados referentes al CATIA

En este documento se emplea constantemente terminología del programa CATIA. Para el

usuario medio de este programa le resultará un vocabulario conocido, pero para el resto de

lectores presentamos a continuación una breve explicación de los términos más comúnmente

empleados, descritos en orden alfabético:

Assembly design Module: Uno de los tres módulos de CATIA utilizados para realizar el

modelo. Su función consiste en establecer relaciones geométricas entre distintos

‘CatPart’, fijando o permitiendo el movimiento de unas piezas respecto de otras. En

otras palabras, permite realizar un ensamblaje de piezas.

CatPart: Es una pieza realizada en el ‘Part design module’

CatProduct: Es un ensamblaje realizado en el ‘Assembly design module’

Coincidence: Es una ‘constraint’ mediante la cual se establece una relación de

coincidencia entre los ejes de dos piezas en un ensamblaje, en el ‘assembly design

module’

Constraint: Es una restricción, un requisito de algún tipo que la pieza, ensamblaje o

boceto debe cumplir. Generalmente nos referimos a ‘constraint’ en este documento

cuando hablamos de las relaciones entre las piezas de un ensamblaje

Fix together: Es una ‘constraint’ mediante la cual se fija la posición de una pieza

respecto a otra tal y como se encuentra en el momento en que se establece la orden


21

Groove: Es una función para eliminar material cuando estamos modelando un ‘CatPart’.

Consiste en hacer rotar un ‘Sketch’ alrededor de un eje y el sólido que este formaría es

eliminado, por lo que es una función muy útil cuando tratamos con piezas de revolución

Hole: Es una función para eliminar material cuando estamos modelando un ‘CatPart’.

Permite hacer agujeros, seleccionando su posición en un ‘Sketch’, sus dimensiones y

otras opciones

Merge rib’s end: Es una opción dentro de la función ‘rib’. Permite que el sólido creado

no acabe en el extremo de la línea central, sino que continúe en la misma dirección en la

que iba la línea central hasta que encuentre una superficie de la pieza.

Mirror: Es una función que existe tanto en ‘assembly design module’ como en ‘Part

design module’. En el primero crea una pieza simétrica a la anterior, colocada en una

posición simétrica respecto de la pieza original habiendo seleccionado un determinado

plano de simetría. En el segundo caso se crea material simétrico al creado por otra

función del módulo, habiendo seleccionado un determinado plano de simetría.

Multisections solid/surface: Es una de las funciones de ‘Part design module’ y

‘Wireframe and surface design module’ que hacen tan atractivo CATIA respecto a otras

herramientas de CAD. Te permite crear un sólido o una superficie dibujando distintas

secciones de ellos, siendo el programa el que rellena de manera automática el espacio

entre las secciones de la manera más adecuada. Hay multitud de opciones para

configurar esta función.

Offset: Es una ‘constraint’ mediante la cual se establece una relación de distancia entre

las superficies o planos de dos piezas en un ensamblaje, en el ‘assembly design module’

Pad: Es una función para crear material cuando estamos modelando un ‘CatPart’.

Consiste en extrusionar un ‘Sketch’ en una determinada dirección hasta un cierto límite

o distancia, siendo el resultado el sólido que se forma.

Part design module: Es uno de los tres módulos de CATIA empleados para este trabajo.

Es el módulo básico, con el que podemos crear sólidos (‘CatPart’) a través de múltiples

funciones

Pocket: Es una función para eliminar material cuando estamos modelando un ‘CatPart’.

Consiste en extrusionar un ‘Sketch’ en una determinada dirección hasta un cierto límite

o distancia y el sólido que se formaría es eliminado.

Rib: Es una función para crear material cuando estamos modelando un ‘CatPart’.

Consiste en barrer un ‘Sketch’ a lo largo de una curva o línea central, generalmente

manteniendo el sketch perpendicular a la misma.


22

Shaft: Es una función para crear material cuando estamos modelando un ‘CatPart’.

Consiste en hacer rotar un ‘Sketch’ alrededor de un eje y el resultado es el sólido que se

forma, por lo que es una función muy útil cuando tratamos con piezas de revolución

Sketch: Es un boceto en dos dimensiones, realizado en el ‘part design module’ y

utilizado de múltiples maneras

Up to next: Es una opción de la función ‘pad’. Permite que el límite donde llega la

extrusión sea la siguiente superficie de la pieza que se encuentra en el camino

Wireframe and surface design module (llamado también surface module): Es uno de los

tres módulos empleados en el modelado, siendo este el que menos se ha utilizado.

Fundamentalmente se han usado tres funciones. ‘multisection surface’, explicada

anteriormente, ‘intersection’, que permite hallar la intersección entre distintos

elementos, y ‘sweep’, que permite crear una superficie mediante el movimiento de una

curva en una determinada dirección


23

5. Estudio del Fokker Dr I

a. Situación histórica

En este apartado explicamos el contexto en el que se encontraba el Fokker Dr.I. Para ello

hablaremos brevemente de la situación militar y veremos algunas especificaciones técnicas de

aeronaves representativas para conocer la situación en que se encontraba la técnica de la época.

Poco después de haber sido inventada la aviación en sí, comenzó a ser utilizada con propósitos

militares. Esto se inició por parte de Bulgaria, en la primera guerra de los Balcanes, con el

primer uso militar del avión Blériot XI

Modelo Blériot XI

Potencia de motor 25 CV

Velocidad máxima 65 km/h

Rango máximo 300 km

Techo de servicio 1000 m

Velocidad de subida 286 m/min

Tabla 1: Especificaciones Bléirot XI, primer avión utilizado con propósitos militares

Ilustración 6: Reproducción de un Bléirot XI

Sin embargo, no fue hasta la llegada de la primera guerra mundial en 1914 (Tan solo 11 años

después del primer vuelo de los hermanos Wrigth), que se comenzaron a usar de forma amplia,

en primer lugar para el reconocimiento y, al intentar impedir que el enemigo realizara dicho

reconocimiento, en una lucha por el control del cielo.


24

La primera guerra mundial enfrentaba a los imperios centrales contra los llamados aliados. En

los tres años que duró la contienda se produjo un amplio avance en la aviación de ambos

bandos, que luchaban en un esfuerzo por superarse mutuamente.

Durante los primeros meses de la guerra los aviones se usaban solo para el reconocimiento.

Muchos tenían dos asientos, el copiloto armado con ametralladoras que únicamente podían

disparar hacia los lados, debido a que al frente se encontraba la hélice.

Cuando un piloto francés, Roland Garros, reforzó la hélice propulsora con deflectores metálicos

permitiendo que la máquina disparara a través de él, el avión se convirtió en un aparato

ofensivo. Otra solución para el mismo problema fue el uso de los propulsores de empuje, en

lugar de tracción, que tenían el motor detrás del piloto, como es el caso del avión aliado Vickers

F. B. 5, cuyas especificaciones vemos a continuación

Modelo Vickers F.B.5





Velocidad de subida 1520 m en 16 min

Tabla 2:Especificaciones Vickers F.B.5, avión aliado con propulsión de empuje

Ilustración 7: Vickers F.B.5, obsérvese la situación de la hélice propulsora tras el piloto


25

En 1915, Anthony Fokker instaló en sus aviones alemanes un mecanismo de sincronización del

motor con las armas, ya que las balas reforzadas alemanas hacían inútil un revestimiento de la

hélice. Sus aviones dieron a la aviación alemana una ligera ventaja, principalmente con el

Fokker Eindecker I, aunque los aviones enemigos como los Nieuport 11 ofrecían una lucha muy

igualada.

Modelo Fokker Eindecker I





Velocidad de subida 1.7 m/s

Tabla 3: Especificaciones Fokker Eindecker, avión con disparo sincronizado que dio una ligera ventaja a la

aviación alemana

Ilustración 8: Fokker Eindecker I, avión monoplano alemán

Modelo Nieuport 11





Velocidad de subida 3000 m en 15 min

Tabla 4: Nieuport 11, avión rival del Fokker Eindecker


26

Ilustración 9: Nieuport 11, avión biplano aliado

Por último, comentamos el ‘estado del arte’ en el momento de la introducción del Fokker Dr. I

mediante el análisis de las especificaciones del modelo de avión más comparable justo previo a

él, el Sopwith Triplane (avión al que Fokker trataba de imitar y mejorar). El modelo se realizó

en distintas versiones, mostramos las especificaciones de uno de ellos.

Modelo Sopwith Triplane

Potencia de motor 110 hp (Le Rhône)




Velocidad de subida A 6500 ft en 5 min 16 s

Tabla 5: Especificaciones Sopwith Triplane, avión al que el Fokker Dr.I trataba de imitar

Ilustración 10: Sopwith triplane, avión aliado precedente del Fokker Dr I


27

b. Fokker Dr I

Para conocer el origen de la aeronave tenemos que remontarnos a la batalla de Arrás, Francia,

en abril-mayo de 1917.

Esta batalla enfrentaba al imperio alemán contra Reino Unido (en aquella época incluía Irlanda),

Francia, dominio de Australia, el dominio de Terranova, el dominio de Canadá y Nueva Zelanda

La lucha por el espacio aéreo en esta ofensiva era fundamental para dirigir los ataques de

artillería y fotografiar los sistemas de trincheras.

Los triplanos Sopwith entraron en servicio en esta lucha, sembrando la inquietud entre los

pilotos alemanes al demostrar sus buenas características. Es por ello que muy pronto todas las

compañías importantes de aviación trataban de fabricar un caza triplano.

Finalmente fue el neerlandés Anthony Fokker quién conseguiría el éxito, tras haberse apropiado

ilegalmente de un triplano Sopwith caído y capturado en la batalla de Arrás. Este ejemplar fue

enviado a la fábrica de Scherwin.

En dicha factoría se fabricaban unos prototipos de un ejemplar de triplano denominado D.VI,

puesto que ésta era uno de las compañías lanzadas a la carrera en la fabricación de triplanos. A

la llegada del ejemplar de Sopwith en junio de ese año, el diseñador jefe Reinold Platz rehízo

los planos del prototipo D. VI y el nuevo avión salió a la luz tan solo un mes después.

Era el primer triplano alemán, que fue rápidamente evaluado. Sus alas de corta envergadura

permitían el uso de alas cantiléver, algo muy raro en un avión triplano, y su motor era un

Oberursel Ur II de 110 hp. Las pruebas dieron resultados muy satisfactorios, pero aún así se

aumentó la envergadura de los planos superiores y de los alerones a la vez que se añadieron

montantes muy ligeros para reducir las vibraciones, por lo que dejó de ser un triplano cantiléver.

Este avión D.VI fue el primero de los Fokker en obtener un número ‘Versuchs’, experimental,

convirtiéndose en el Fokker V4. En Julio de 1917 se encargaron dos Fokker V4, con alerones

contrapesados y desencuadrados en las puntas. Al siguiente mes, en agosto, se pidieron más

triplanos Fokker V, con otros motores más potentes. Todos los aviones V tenían las alas

modificadas, con la envergadura incrementada en pasos iguales de abajo a arriba. Aunque se

desconoce la potencia de los motores se cree que la potencia de los modelos experimentales fue

superior a la de los triplanos de serie.


28

Ilustración 11: Fokker V4, imagen de la enciclopedia ilustrada de la aviación

Fokker consideraba el motor Mercedes D.III como el mejor para los aviones de caza. Aunque la

Albatros tenía un contrato en exclusiva para todos los motores D.III, se construyó un último

prototipo, el Fokker D.VII, con este motor, en julio-agosto. Por fortuna para el fabricante, quedó

patente que este motor no era adecuado para el triplano, puesto que quedaba demasiado alto, era

demasiado pesado y producía una mala visibilidad y maniobrabilidad.

Se evaluaron en agosto los prototipos V4 y se encontraron muy satisfactorios, por lo que se hizo

un encargo de 318 aviones que se denominaron Dr. I, excepto los tres primeros que se

denominaron F. I. Llegaron al campo de batalla en octubre de ese año 1917.

La alegría de la llegada de los esperados triplanos se ensombreció por una serie de accidentes

durante las dos primeras semanas, causados por un defecto de fabricación. Los triplanos

quedaron en tierra para ser revisados y durante todo el mes se trabajó frenéticamente en la

factoría para la reparación, de modo que no llegaron a ser numéricamente importantes en la

guerra hasta finales de noviembre.

La fama de estos aviones se había extendido, aunque injustificadamente. Aunque en el momento

era la esperada máquina que iba a hacer frente al temido triplano Sopwith, visto en retrospectiva

se descubre que era tan solo un modelo tardío de un tipo de avión que pronto se extinguiría.

En general era un caza sencillo, barato y muy ágil (capaz de trepar más rápidamente que otros

aviones más potentes de la época y de girar con un radio menor). Las grandes desventajas eran


29

la velocidad mediocre, de 185 km/h a nivel del mar, y la pequeña autonomía, de menos de hora

y media. Tanto Fokker como Platz se encontraban desencantados con el resultado final y

sorprendidos de la buena acogida que tuvieron.

Los 315 Dr I, 3 F.I y 2 V4 durante el año siguiente alcanzaron la fama militar, con unos

enormes logros en el campo de batalla aéreo. Estos logros se debieron, como en el caso del

Sopwith que imitaban, más a los grandes pilotos que en las propias aeronaves. El grupo GJ1 de

Richthofen, muy conocido como el circo volante de Richthofen (debido a los coloridos

personalizados de los aviones, el gran número de cazas y sus organizadas técnicas de combate),

fue el más conocido de los escuadrones de caza que utilizaron los nuevos triplanos.

El máximo número de triplanos Fokker de servicio simultáneamente fueron 171,

aproximadamente sobre la misma fecha que el último Dr.I se entregó, en mayo de 1918, a partir

de cuando se empezaron a fabricar los reemplazos con el nuevo modelo Fokker D.VIII (modelo

de avión que tendrá el ‘honor’ de producir el último derribo aéreo de la primera guerra

mundial). En verano de 1918 la mayoría de los Dr I supervivientes fueron transferidos a las

Jastas de defensa del territorio alemanas

Modelo Fokker D. VIII

Potencia de motor 110 HP




Velocidad de subida 460 m/min

Tabla 6: Especificaciones Fokker D.VIII, avión que sustituyó al Fokker Dr.I

Ilustración 12: Fokker D VIII, avión que sustituyó al Fokker Dr I


30

Por último, vemos las principales especificaciones del avión y un dibujo esquemático de la

estructura.

Especificaciones generales del avión

Longitud 5770 mm

Altura 2950 mm

Peso vacío 405 kg

Envergadura ala superior 7190 mm

Envergadura ala media 6225 mm

Envergadura ala inferior 5725 mm

Cuerda de las alas 1000 mm

Superficie alar 18.66 m2

Diámetro hélice 2620 mm

Tabla 7: principales especificaciones generales Fokker Dr. I

Especificaciones del motor

Nombre Oberursel Ur II

Potencia 110 hp

Cilindros 9

Refrigeración Refrigeración por aire

Peso peso

Consumo 46 l/h

Tabla 8: principales especificaciones del motor del Fokker Dr. I

Armamento

Tipo dos 7.92mm Spandau LMG 08/15

(ametralladoras)

Calibre 7.92mm x 57mm

Velocidad de disparo 450-500 RPM

Longitud 1175 mm

Peso 11.9 kg

Tabla 9: principales especificaciones del armamento del Fokker Dr. I


31

Actuación

Velocidad máxima SL 185 km/h

Velocidad máxima 13100 ft 165 km/h

Velocidad máxima 18000 ft 130 km/h

Autonomía 1.5 h

Longitud de despegue 50-100 m

Longitud de aterrizaje 50 m

Techo 6095 m

Velocidad de subida 1,000 m en aprox. 2.9min

2,000 m en aprox. 5.5min




Tabla 10: principales especificaciones de actuación del Fokker Dr. I

Ilustración 13: Estructura general del Fokker Dr. I según la enciclopedia ilustrada de la aviación

Este dibujo esquemático nos revela de manera muy completa y sencilla la estructura del avión.

Vemos en el morro del avión un motor de 9 cilindros, origen de la potencia del motor. La hélice

se encuentra en la parte delantera, por lo que para disparar a través de ellas las armas se

encontraban sometidas a una sincronización para no dañarla.

De los tres planos alares dos se encuentran sujetos al cuerpo del avión y el superior se encuentra

bastante por encima, sujeto por unos montantes. Es en este plano donde vemos unos alerones,

que no hay en ninguno de los otros planos alares. Vemos montantes que conectan las alas con el

propósito de reducir las vibraciones, como se explicó antes.

Entre las ruedas del tren de aterrizaje se aprecia una pequeña ala, por lo que a veces se ha

referido a este avió como ‘de tres alas y media’

La estructura es muy ligera, formada por barras (huecas, aunque eso no se puede apreciar en el

dibujo), costillas aligeradas, y largeros huecos.

En la cola se ve un saliente en la parte inferior, que es un apoyo para la cola cuando el avión se

encuentra en tierra.

c. Términos usados referentes a la estructura del Fokker

Dr I y términos aeronáuticos

En las explicaciones en este trabajo se utilizan ciertos términos, muchos de los cuales pueden

ser familiares para los conocedores de la aeronáutica. Para que el público general pueda seguir

las explicaciones, procedemos a comentar un pequeño glosario en orden alfabético con los

términos más utilizados.

Alerones: Superficie de control aerodinámico, situada en el borde de salida de las alas

(en el caso del triplano Fokker Dr.I en las alas superiores) y controla el balance

Cantiléver: Se dice de las alas que tienen todos los elementos rigidizadores por dentro.

Este tipo de alas ofrece mucha menos resistencia aerodinámica

Costilla: Elemento rigidizador de las alas, en el sentido trasversal. Tiene la forma de la

sección del ala, a menudo aligerada

Cuerda: Longitud desde el borde de ataque del ala hasta el borde de salida, medido en

línea recta.


33

Dornier J Do Wal ‘Plus Ultra’: Avión de la armada española que cruzó el Atlántico en

1922, desde Huelva hasta Buenos Aires

Estabilizador horizontal: Elemento estabilizador del avión. Generalmente se encuentra

en la cola y tiene forma plana o fuselada, dispuesto en posición horizontal, fijo al

cuerpo del avión. Estabiliza en el ángulo de cabeceo.

Estabilizador vertical o deriva: Elemento estabilizador del avión. Generalmente se

encuentra en la cola y tiene forma plana o fuselada, dispuesto en posición vertical, fijo

al cuerpo del avión. Estabiliza en el ángulo de guiñada

Fuselaje: Cuerpo principal del avión, donde se encuentra la tripulación, pasajeros y

carga. Adosado a él se encuentran las alas, estabilizadores horizontales y verticales y el

tren de aterrizaje (en caso de que no se encuentre retraído)

Larguero: Elemento rigidizador de las alas, en el sentido longitudinal. Generalmente es

una o varias barras largas, pudiendo ser también un elemento más complejo.

Montante: Elemento rigidizador de las alas. Son aquellas barras que unen las alas con el

fuselaje, o las distintas alas entre sí en caso de un avión con varios planos alares. Un

avión con montantes no puede ser un avión cantiléver, puesto que ya tiene elementos

rigidizadores externos a las alas.

Pitch/Cabeceo: Ángulo formado entre la dirección del morro del avión con la horizontal

Rango: Longitud máxima a la que puede llegar el avión con la carga máxima de

combustible.

Roll/Balance: Ángulo formado entre la dirección de las puntas de las alas del avión con

la horizontal

Techo: Altura máxima que puede alcanzar un avión

Timón de cola: Superficie de control aerodinámico. Generalmente se encuentra situada

en el borde de salida del estabilizador horizontal y permite el control del cabeceo. (En el

caso del Fokker Dr.I no hay estabilizador horizontal, pero el timón de cola se sigue

encontrando en la posición que acostumbra en la mayoría de aeronaves)

Timón de profundidad: Superficie de control aerodinámico. Generalmente se encuentra

situada en el borde de salida del estabilizador horizontal y permite el control del

cabeceo

Tren de aterrizaje: Elemento del avión compuesto por una estructura, ruedas o patines y

amortiguadores, necesario para aterrizar. En los aviones más modernos acostumbran a

ser retráctiles, puesto que la resistencia aerodinámica que ofrecen es muy grande

Yaw/guiñada. Ángulo formado entre la dirección del morro del avión y con la dirección

norte


34

6. Planos utilizados en este trabajo

La obtención de los planos del Fokker Dr I fue fruto de una importante tarea investigadora, de la

buena voluntad por parte de algunos centros especializados en el tema y, como en todo trabajo,

una pequeña parte de suerte.

La búsqueda de material e información se centró en internet, contactando con diversos medios,

páginas, particulares y sociedades mediante e-mail. El método podemos denominarlo como

‘fuerza bruta’. Se contactó a una gran cantidad de personas hasta que finalmente tuvimos la

‘suerte’ de encontrar alguien que pudiera ayudarnos.

Como ya se ha explicado anteriormente, el avión Fokker Dr I no fue la primera idea de avión

para el modelado, sino el Dornier J Wal ‘Plus ultra’. Conociendo que una reproducción a escala

se encontraba en el museo del aire en cuatro vientos, Madrid, se intentó contactar con ellos, sin

llegar a obtener respuesta.

Una búsqueda en la web nos llevó a encontrar el ‘Dornier Wal documentation center’, con los

que contacté explicando mi situación. Me aconsejaron que comprara su libro para

documentarme, pero ni me ofrecieron planos detallados ni volvieron a responder a los e-mails.

Buscando información sobre el avión decidimos contactar con el lugar que alberga el avión

original, el Museo Lujan de Argentina, pensando en que tendrían copias de los planos, pero

tampoco obtuvimos respuesta.

Para este momento nos habíamos familiarizado con distintos tipos de aviones de la época

encontrando que otros aviones quizás serían más apropiados para el trabajo, de modo que

extendimos el campo de búsqueda.

En este nuevo campo de búsqueda nos dirigimos a preguntar en la página de ‘The vintage

aviator’, una empresa especializada en manufacturar elementos de piezas de aviones de época y

reproducciones completas. Amablemente nos redirigieron a World War One Aero, una empresa

sin ánimo de lucro que publican dos revistas, aero y skyways, que no tenían planos del plus ultra

pero tenían muchos dibujos disponibles a la venta de otros aviones. Sin embargo, la falta de

previsualización de los dibujos unida al precio (aunque bajo, puesto que el ánimo es mantener la

página y no buscar beneficio) hizo que siguiéramos buscando.


35

A continuación nos dirigimos a un organismo gubernamental, la división de historia de la

NASA, que nos informaron que ellos no guardaban planos de las aeronaves, pero que el

‘Smithsonian National Air and Space Museum’ si guarda en archivo. Facilitaron un ‘link’ para

hacer una solicitud de información. Lamentablemente, tras realizar la solicitud de información

te indicaban que, debido a la gran cantidad de solicitudes que recibían, tardan un mínimo de tres

semanas en contestar. Para cuando se hubiera cumplido ese plazo ya habríamos encontrado

nuestra fuente de información.

Siguiendo con organismos estadounidenses, preguntamos al ‘National Museum of the US air

force’, que al igual que la división de historia de la NASA no albergaban planos e igualmente

nos redirigieron al ‘Smithsonian National Air and Space Museum’

Cambiando completamente el tipo de organización donde buscábamos, intentamos contactar

con ‘Rise off fligth’, un juego online que sirve de simulador de pilotaje de aviones de la primera

guerra mundial, suponiendo que habrían utilizado planos para sus modelos digitales. Sin

embargo, no llegaron a responder al contacto.

Otros intento infructuoso de comunicación fue con Airdrome airplanes, empresa que se dedica a

la fabricación de réplicas a escala de aviones de la primera guerra mundial, que no contestaron

Finalmente, en el portal ‘www.fokkerdr1.com’ hay una lista de posibles fuentes de los planos,

algunas con las que ya habíamos contactado y otras con las que no. Probamos con las que no

habíamos contactado aún y finalmente hubo suerte.

El correo de contacto era de Achim Engels, miembro de ‘Fokker-Team-Schorndorf’, un grupo

de personas dedicadas como hobby a realizar réplicas de aviones de la primera guerra mundial.

Además de construirlos también crean sus propios planos de construcción, perfectamente

detallados y algunos de los cuales se pueden previsualizar en su página web. Sin embargo, en la

página web explicaba cómo sus planos ya no se encontraban a la venta. No dejándonos

desanimar por ello, le explicamos la situación en la que nos encontrábamos, y se les ofreció

darles el modelo digital del avión a cambio de que nos permitieran utilizar los planos.

Efectivamente todo se desarrolló de manera muy feliz para ambas partes. El ‘fokker-team-

Schorndorf’ nos proporcionó los planos que tenían disponibles (que no eran todos, en el análisis

de las piezas se detallarán los problemas que tuvimos de falta de información en ciertas partes) y

una parte del libro de Paul Leaman sobre la construcción de la aeronave. A cambio, le

enviaremos copia del TFG y el modelo al finalizar el proceso oficial de presentación del trabajo.

http://www.fokkerdr1.com/


36

Para complementar la información, encontramos referencias a la aeronave en el segundo tomo

de la enciclopedia ilustrada de la aviación.

Destacamos que puede parecer que se dejaron muchas conversaciones en el aire, muchos

correos sin responder, pero hay que tener en cuenta que el proceso de búsqueda de información

duró muy poco (apenas 20 días), de modo que en un lapso de tiempo tan corto no se pudo

insistir mucho en aquellos que no habían respondido a los e-mails. Una vez encontrada una

fuente de información como la que tuvimos la suerte de conseguir, no fue necesario hacerlo.

La creación de los planos por parte del ‘Fokker-Team-Schorndorf’, según explican ellos mismos

en su página web, es “basado en los resultados de largos años de investigación histórica y

rediseño del modelo. Cada pequeño detalle ha sido comprobado varias ocasiones por nosotros

mismos sobre su exactitud histórica. Otras aeronaves similares del mismo diseñador que se

conservan en museos de todo el mundo han sido cuidadosamente medidas, fotografiadas y

estudiadas. […] Dado que ningún set original completo ha sobrevivido hasta hoy en día […], el

rediseño ha sido basado, como mencionado anteriormente, en las comparaciones con otros

tipos de aviones Fokker y sus medidas, así como en muchas pequeñas partes de los dibujos

originales de Fokker, documentos del ejército de Prusia, bocetos, textos e incontables

fotografías históricas. El departamento de investigación del Fokker-Team-Schorndorf ha hecho

un trabajo cauteloso desde el punto de vista histórico y no del punto de vista comercial.”


37

7. Diseño de piezas

a. Explicación previa

En este capítulo se explican una por una las piezas creadas para el modelado del avión Fokker

Dr I.

Se entiende por pieza un ‘CatPart’. Es de destacar que algunos elementos, para facilitar el

ensamblaje, el modelado o por cualquier otra razón, han sido creadas en el mismo ‘CatPart’

aunque en la fabricación real pudieran ser piezas diferentes. Se analizarán debidamente en el

subapartado del ‘CatPart’ correspondiente

Por último, las explicaciones de las relaciones de unas piezas con otras pueden resultar

insuficientes. Esto es porque en el capítulo ‘Ensamblajes’ se analizan con más profundidad y

con imágenes para facilitar la comprensión, por lo que no resulta adecuado repetirlos en este

apartado, donde nos centramos en las piezas como individualidades.

b. Fuselaje

Comenzamos explicando la pieza base del avión.

Para esta pieza comenzamos intentando seguir los planos del libro de Paul Leaman. Sin

embargo, pronto nos damos cuenta que sus indicaciones son insuficientes y pasamos a utilizar

los planos de construcción proporcionados por el Fokker-Team-Schorndorf.

A pesar de la calidad de estos planos nos encontramos con problemas al modelar la estructura,

los cuales explicaremos a continuación.

Para comenzar, hemos de explicar que inicialmente hicimos la estructura mediante curvas y

‘sketches’ unidimensionales con la idea de, una vez teniendo la estructura de líneas y puntos,

modelar las barras mediante ‘rib’


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Ilustración 14: Estructura del fuselaje mediante lineas y puntos

Sin embargo, al realizar los ‘rib’ nos encontramos con este resultado en las intersecciones de las

barras

Ilustración 15: intersección de las barras

Es una intersección muy poco realista. No tiene la apariencia de soldadura que debía tener la

estructura original, sino que una barra se encuentra incrustada en la otra. Para solucionar el

problema se propuso estirar la primera de las barras la longitud del radio de la segunda barra, y

al modelar esta segunda barra utilizar la opción ‘merge ribs end’. Sin embargo no dio resultado

al aparecer un error ‘Topological operator: imposible relimitation on the main part. – Change

specifications’. Sin embargo este error no aparecía cuando se utilizaban barras macizas.

Se probaron sin éxito diversas variantes de esta solución. Finalmente se optó por realizar la

estructura de barras macizas y después mediante la opción ‘pocket’ o ‘slot’ retirar el material

del interior de las barras.

El resultado fue muy satisfactorio. Finalmente se realizaron los últimos detalles del fuselaje.


39

Ilustración 16: Detalle del fuselaje, se aprecia la unión de las barras de manera más adecuada que antes

Vemos la parte de la cola del fuselaje, que es la que está modelada de manera más diferente,

mediante ‘Shaft’ y ‘pad’

Ilustración 17: Zona de la cola del fuselaje


40

c. Collar E

Esta pieza es muy sencilla. Sus planos los encontramos en el apartado “Rudder” del capítulo 6

del libro “Fokker Dr I”, de Paul Leaman, y es el siguiente

Ilustración 18: Planos del Collar E de Paul Leaman

La manera más sencilla de modelar esta pieza en CATIA es mediante un ‘sketch’ con dos

círculos concéntricos de los diámetros adecuados y un ‘pad’ de dicho ‘sketch’

d. Sleeve F

Esta pieza es también muy sencilla y sus planos los encontramos junto a los planos de ‘Collar E’

y son los siguientes.


41

Se modela como la pieza anterior, mediante el ‘pad’ de un ‘sketch’ adecuado

Esta pieza también forma parte del timón de cola del avión e igualmente será montada en el

ensamblaje de las piezas del timón de cola

Hay dos de ellas, situadas entre cada uno de los ‘Rudder Clamp H’ y la barra principal del timón

de cola. Su objetivo es reducir la fricción entre esas dos piezas, puesto que se hallan en

constante rotación relativa.

e. Rudder clamp H

Mismo origen que las dos piezas anteriores, aunque su diseño es ligeramente más complejo,

como vemos en el siguiente plano.

Ilustración 19: planos del sleeve F de Paul Leaman


42

Ilustración 20: planos del Rudder clamp H de Paul Leaman

La manera en la que se decidió modelar esta pieza fue mediante el dibujo de 2 ‘sketches’, uno la

forma de U de la pieza y el otro una sección C. Mediante un ‘rib’ se consigue la pieza, para

finalmente hacer los agujeros del extremo.

Como las dos anteriores, esta pieza forma parte del timón de cola y será montada en el

ensamblaje de las piezas del timón de cola

Como se extrae del punto anterior, hay dos piezas de ‘rudder clamp H’. El objetivo de esta pieza

es sujetar el timón de cola al fuselaje, pero permitiendo el giro relativo (para permitir el control

de guiñada). Para ello, está fijada la parte abierta al fuselaje mientras que la barra principal del

timón de cola pasa por la parte semicircular del ‘rudder clamp H’. Como se explicó en el punto

anterior, para evitar el excesivo rozamiento hay una pieza entre el ‘rudder clamp h’ y la barra

principal del timón de cola (‘sleeve f’)


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f. Control horn

Esta pieza es particularmente interesante. En principio iba a ser diseñada en el mismo ‘CatPart’

que la pieza principal del timón de cola, pero tras comprobar que es una pieza que se repite en

todas las superficies de control del avión se decidió realizar un ‘CatPart’ diferenciado.

El plano podemos encontrarlo junto a los de las piezas anteriores en el libro de Paul Leaman,

pero tenemos otro más detallado del que nos provee el equipo Fokker-Team-Schorndorf y que

presentamos a continuación

Ilustración 21: Plano del Control Horn del Fokker-Team-Schorndorf

Tiene una función muy clara. Se encuentran rígidamente unidos a las barras principales de las

superficies aerodinámicas (timón de cola, elevador o alerones). Los cables de control pasan por

los agujeros de los extremos y transmiten tensiones para producir giros según las maniobras de

los pilotos.


44

Modelarlo en CATIA tiene una cierta complicación por la forma fuselada que tiene (diseñado

así para reducir la resistencia aerodinámica). La forma de de modelarlo que se empleó fue la

siguiente.

Se realiza el ‘sketch’ en el plano horizontal de la forma en planta del extremo (desde el extremo

semicircular hasta el límite que forma un ángulo con la horizontal) y se hace un ‘pad’, simétrico

en ambas direcciones. A continuación, mediante un ‘pocket’ se hace el vaciado que se observa

en la punta. Mediante un ‘Multi-sections solid’ se hace la unión del extremo realizado con la

parte central. La parte central se hizo mediante un ‘Thick surface’ de un ‘Multi-sections

surface’. Finalmente hizo ‘mirror’ del elemento y se arregló la parte central con un ‘pad’ y un

‘pocket’

Se comprende mejor observando la siguiente serie de imágenes

Ilustración 22: Modelado del Control Horn


45

g. Pieza principal del timón de cola

Como es previsible, es la pieza más compleja del timón de cola. Sobre ella se hará el ensamblaje

completo de timón de cola.

Los planos utilizados son los del libro de Leaman que se muestran a continuación

Ilustración 23: Plano del timón de cola por Paul Leaman

Estos planos son en pequeños detalles algo incompletos, lo que lleva a tomar pequeñas

decisiones sobre la estructura. Algunas de las decisiones fueron:

No tomar por exactos los radios que definen la curva exterior, puesto que son

incompatibles con que los círculos sean tangentes. Se da prioridad a la tangencia.

La forma exacta del ensanchamiento de la parte inferior de la barra principal.

La altura a la que se bifurca la barra de la curva exterior. Se escogió tomando medidas

directamente en el plano y comparando con distancias conocidas.

El espesor de las barras. Se toma 1mm, como las barras del fuselaje.

La forma exacta de los pequeños tubos rigidizadores que hay entre la pareja de tubos

superior


46

Podemos observar 3 partes diferenciadas que se modelaron de la siguiente manera.

La barra principal mediante un simple ‘pad’ y dos ‘shaft’, uno para el extremo superior

y otro para el inferior.

La barra curva, mediante un ‘rib’ a lo largo de un ‘sketch’ complejo formado por arcos

tangentes. También mediante un ‘rib’ se hace la bifurcación así como el pequeño detalle

del extremo contrario (otra bifurcación más pequeña). Es de destacar que para el ‘rib’

de la bifurcación principal fue necesario hallar la curva central mediante herramientas

del módulo ‘wireframe and surface design’, puesto que conocemos sus vistas de frente y

de perfil y por tanto conocemos que debe estar contenida en los ‘sweep’ que aparecen

en la imagen.

Ilustración 24: 'Sweep' en el timón de cola

Una vez calculados esos ‘sweep’, la curva central se halla simplemente como una

intersección de ellos

La pareja de barras superiores así como las pequeñas barras rigidizadoras entre ellas,

modeladas mediante ‘rib’ de diversos ‘sketch’. Destacamos la importancia de usar la

opción ‘merge rib’s end’ para que las barras rigidizadoras se fundan con la pareja de

barras entre las que se encuentran sin incrustarse en su interior (recordemos que estaban

huecas)

Ilustración 25: Detalle del modelado del refuerzo


47

h. 4229

Los planos de esta pieza son proporcionados por el equipo Fokker-team-Schorndorf y se

presentan a continuación

Ilustración 26: Plano de la pieza 4229 por Fokker-Team-Schorndorf

Al igual que ocurrirá con el resto de piezas, utilizamos los planos del Fokker-Team-Schorndorf

porque son mucho más completos que los planos del libro de Paul Leaman, dejando estos

últimos para consultar en caso de dudas (aunque los planos son insuficientes, están

acompañados de fotos y descripciones que pueden ser de gran utilidad).

Esta pieza, a pesar de su aparente simplicidad en el dibujo, puede resultar más complicada de

‘ver’ de lo que aparenta. Para facilitar la visualización, acompañamos de una imagen del modelo

en vista isométrica


48

Ilustración 27: Modelo de la pieza 4229 vista isométrica

Para modelarla en CATIA, primero se efectuó un ‘pad’ sobre el ‘sketch’ adecuado para hacer un

agarre, a continuación el segundo se hizo mediante un ‘mirror’. El cuerpo central se hizo

mediante una serie de ‘pad’ y se finaliza haciendo los agujeros mediante ‘pocket’. Vemos el

desarrollo en esta secuencia de imágenes.

Ilustración 28: Modelado de la pieza 4229

Esta pieza forma parte del montaje que une el elevador a la pieza principal del estabilizador

horizontal, pero permitiendo el giro relativo respecto de un eje.


49

i. 4230

Esta pieza es similar al ‘Rudder clamp H’, tanto en forma como en función.

La forma difiere en tener los brazos ligeramente en ángulo (‘Rudder clamp H’ tenía los brazos

en paralelo) además de tener una circunferencia que envuelve a la barra principal del elevador.

En función, es la pieza que va rígidamente unida a la pieza principal del estabilizador

horizontal, permitiendo el giro relativo del elevador alrededor del eje de su barra principal.

Vemos los planos, obtenidos de igual forma que la pieza anterior.


La similitud con ‘Rudder clamp H’ hace que la modelemos de manera muy similar, haciendo un

‘rib’ del ‘sketch’ de una sección, para finalmente hacer los agujeros con ‘pocket’. Como

diferencia, se hace un ‘pad’ para la circunferencia central


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j. 4231

Tenemos sus planos de la misma manera que en las dos piezas anteriores, los presentamos a

continuación


El modelado de esta pieza es tremendamente sencillo, mediante el ‘pad’ de la sección y el

‘pocket’ para el agujero


51

k. Stabilizer Sleeve

Es otra pieza muy sencilla, pero en este caso no disponemos de planos directamente.

Conocemos que es una pieza cilíndrica que va abrazando las barras de la pieza principal del

estabilizador horizontal, por lo que conocemos su diámetro interior (38mm). Sin embargo, nos

falta la longitud y su espesor. Para ello, observamos cómo en la tabla del plano de la pieza

principal del estabilizador horizontal aparece en la lista de materiales que es necesaria una barra

de 38mm de diámetro interior, 1.5 mm de espesor y 30cm de longitud. Puesto que necesitamos

4 piezas, esos 30cm de longitud se dividen entre cuatro.

Tenemos por tanto una pieza con forma de tubo, diámetro inferior 38mm (diámetro exterior de

la barra donde va soldada), de espesor 1.5mm (lo especifica la tabla) y 7.5cm de longitud (los 30

cm que especifica la tabla dividido entre el número de piezas que hay de este tipo)

Ilustración 31: Tabla extraída del plano de la pieza principal del estabilizador horizontal, por Team-Fokker-

Schorndorf

Mediante un ‘pad’ del ‘sketch’ de la circunferencia de los diámetros adecuados modelamos la

pieza

Su uso es para proteger del excesivo calor a la pieza principal del estabilizador horizontal

durante el proceso de soldado de las distintas barras.


52

l. Timón de profundidad

Es una de las dos grandes piezas del montaje del estabilizador horizontal.

Es la superficie de control que controla el ángulo de cabeceo, esto es, giro respecto del eje y (el

eje y va desde el centro de masas del avión hacia la dirección del ala izquierda)

Su plano lo proporciona Fokker-Team-Schorndorf y lo presentamos aquí

Ilustración 32: Plano del timón de profundidad por Fokker-Team-Schorndorf

El modelado es complejo. Para comprender el proceso, guiamos a través de una serie de

imágenes.

Comienza con la creación de la mitad de la barra principal a través de un ‘pad’


53

Ilustración 33: Modelado del timón de profundidad, paso 1

A continuación, realizamos mediante líneas el exterior del timón de profundidad. Mediante una

serie de consideraciones geométricas, se realiza un plano que es perpendicular al plano formado

por las dos líneas del ‘triángulo’ y contiene a la línea bisectriz de esas dos mismas líneas. Este

plano se utilizará para el siguiente paso.


Mediante dos ‘pad’ hacemos el ‘triángulo’, dando como límite en la esquina del ‘triángulo’ el

plano obtenido previamente. Luego, mediante un ‘rib’ hacemos la barra que recorre el resto de


54

la línea. Destacamos que es necesario usar la opción ‘merge ribs end’, para que el ‘rib’ se funda

adecuadamente en la barra principal. Realizamos también el final de la costilla más exterior

mediante otro ‘pad’ con la característica ‘up to next’, para que se funda adecuadamente con las

otras barras.


Se hallan las líneas centrales del resto de costillas y se crean mediante ‘rib’ y ‘mirror’



55

Mediante el uso de ‘thick surface’ sobre una superficie realizada mediante ‘multi-section

surface’ obtenemos el final aplastado de la barra principal, fundiéndola con la barra exterior

mediante un ‘merge ribs end’. Aclaramos que este aplastamiento no está cuantificado en los

planos, en la realidad simplemente se hace aplicando fuerza hasta que queda con una forma que

se puede soldar a la barra exterior. Lo realizado por nosotros es una forma de modelar ese

proceso ‘artesanal’

La superficie se obtiene pasando del círculo que es la sección de la barra principal a una elipse,

cuyo radio mayor es superior al radio del círculo y su radio inferior ligeramente menor que el

radio del círculo de la barra exterior.


Finalmente, se hace ‘mirror’ de la estructura completa, obteniendo el siguiente resultado


56


m. Pieza principal del estabilizador horizontal

Como es de esperar, es la pieza más compleja del estabilizador horizontal. El resto de las piezas

del ensamblaje irán montadas sobre ella.

La función de esta pieza es, como es evidente, proporcionar estabilidad en la dirección

horizontal, además de ser soporte de la superficie de control que es el timón de profundidad.

El plano nos lo facilita Fokker-Team-Schorndorf y lo mostramos a continuación

Ilustración 39: Plano de la pieza principal del estabilizador horizontal, por Fokker-Team-Schorndorf

Pasamos a explicar el modelado. Para comprender mejor, aclaramos primero que a las barras

principales, la estructura base, les llamaremos barra frontal, lateral y trasera. El resto de barras

las denominaremos costillas y barras exteriores. También ilustraremos el proceso.

Primero hacemos el que sería el plano ‘bisectriz’ entre la barra frontal y la lateral derecha.

Mediante un ‘pad’ poniendo como límite este plano, creamos la mitad derecha de la barra

frontal. Mediante un simple ‘pad’ hacemos la mitad de la barra trasera. Por último, mediante un

‘pad’ desde el plano creado y usando ‘up to next’ para que se funda en la barra trasera, creamos

la barra lateral derecha.


58

Ilustración 40: Modelado de la pieza principal del estabilizador horizontal, paso 1

Dibujando puntos, líneas y ‘sketch’, usando las herramientas ‘rib’, ‘pad’ e ‘intersection’

conseguimos modelar las barras superiores de las costillas. Mediante ‘mirror’ obtenemos las

costillas completas. Importante que para que las costillas se fundan con las barras principales de

manera adecuada es necesario el uso de las opciones ‘up to next’ o ‘merge ribs end’



59

Se hacen una serie de agujeros (mediante ‘pocket’) y la pieza que acompaña a la barra trasera

(mediante ‘pad’). Esta pieza que acompaña aparece maciza. Esto es porque en la construcción se

realiza en madera. La función de esta pieza es reducir la fricción entre la barra trasera del

estabilizador y la barra principal del timón de profundidad, puesto que están juntas y tienen giro

relativo.


Por último se realiza un ‘mirror’ de la estructura completa. El resultado es el siguiente.


60


n. 0200

Esta pequeña pieza forma parte del tren de aterrizaje y sirve como unión entre este y el fuselaje.

El plano lo vemos a continuación, siendo facilitado por el fokker-team-schorndorf

Ilustración 44: Plano de la pieza 0200, por fokker-team-schorndorf


61

Su modelado es relativamente sencillo. Primero, mediante un ‘shaft’ conseguimos la forma

general. Hacemos un ‘hole’ para el agujero superior, un ‘groove’ para el vaciado interior, y dos

‘hole’, uno para los dos agujeros y otro para conseguir la forma de la parte inferior

Ilustración 45: modelado de la pieza 0200

o. Wheel

Esta pieza evidentemente forma parte del tren de aterrizaje.

Los planos son facilitados por el fokker-team-schorndorf y los presentamos a continuación


62

Primero modelamos el eje central. Para ello, hacemos uso la forma de revolución y empleamos

la herramienta ‘shaft’. Para la serie de agujeros, basta con hacer uno y luego emplear un patrón

circular.

Ilustración 46: Modelado del eje de la rueda

La superficie donde va apoyado el neumático parece compleja, pero nuevamente es solo un

‘shaft’ del ‘sketch’ adecuado. Mostramos a continuación tanto el ‘sketch’ como el resultado

Ilustración 47: Modelado de la rueda, apoyo del neumático

Este apoyo de neumático también está agujereado siguiendo un patrón circular. Además,

modelamos el neumático como un círculo de espesor muy fino que irá apoyado en la pieza que

acabamos de modelar

Ilustración 48: Modelado de la rueda, neumático


64

Por último, realizamos los radios de la rueda. En principio se iban a realizar como piezas

separadas, pero finalmente se decidió que formaran parte de la misma pieza para que el

ensamblaje no resultara excesivamente complicado

Ilustración 49: Modelado de la rueda, radios

Se observa como los radios se interseccionan. En la pieza real estos radios estarían en contacto,

pero no cortados.

p. Pieza principal del tren de aterrizaje

Es la estructura del tren de aterrizaje, sobre la que se ensamblarán el resto de las piezas.

Presenta simetría de los lados derecho e izquierdo, por lo que modelamos uno de ellos y

haremos ‘mirror’.

Cada lado está formado por dos barras de sección elíptica, con el extremo superior adaptado

para encajar con la pieza 02000 y el extremo inferior soldado al amortiguador. Del

amortiguador sale el eje donde se situarán las ruedas, y entre el amortiguador del lado derecho y

el del lado izquierdo hay una barra cubierta por una especie de ala, cuya función es reducir la

resistencia del tren de aterrizaje.


65

Para el modelado nos basamos en los siguientes planos, proporcionados por el fokker-team-

schorndorf.

Ilustración 50: Disposición general del tren de aterrizaje, por fokker-team-schorndorff

Ilustración 51: Planos del amortiguador del tren de aterrizaje, por fokker-team-schorndorff


66

El modelado lo comenzamos con las barras de sección elíptica. Con los planos calculamos los

puntos donde comienzan y acaban las barras y las creamos mediante un ‘rib’. El extremo

superior de las barras lo hacemos mediante un ‘shaft’ para la parte esférica y un sólido por

multisecciones para la unión de dicha parte esférica con la barra. En principio, dejamos la parte

inferior de las barras, las que se unen con el amortiguador, sin finalizar.

Ilustración 52: Modelado de la pieza principal del tren de aterrizaje, barras elípticas

Pasamos al amortiguador, la pieza más compleja. Explicamos brevemente los distintos pasos

seguidos y a continuación mostramos una serie de imágenes que ayuden a comprender el

modelado.

En primer lugar, con un ‘pad’ se hace el cuerpo principal.


67

A continuación, se hace la serie de agujeros mediante ‘pocket’ y los tubos laterales mediante

‘pad’

Para la siguiente parte de la pieza, utilizamos un ‘multisections solid’, que es la manera más

sencilla de definir esa superficie

Continuamos con los laterales mediante ‘pad’ y ‘mirror’

Ahora que tenemos la parte externa del amortiguador, podemos finalizar el extremo inferior de

las barras utilizando la opción ‘merge ribs end’ de la orden ‘rib’

Por último completamos la parte interior del amortiguador mediante una serie de ordenes ‘pad’


68

Ilustración 53: Proceso de modelado del tren de aterrizaje, amortiguador

Destacamos que no se ha modelado el ‘muelle’ del amortiguador. Este muelle va enrollado

sobre los dos cilindros de los lados, pasando por encima del eje central. De este modo, cuando

el avión tocara tierra, el eje presionaría la goma del amortiguador, suavizando el golpe.


69

q. Costilla estándar, no estándar y patrones

Para el modelado de los grupos de costillas de las alas de manera que no se complique el

ensamblaje de las alas, procedemos de la siguiente manera.

Primero hacemos la pieza de una costilla estándar, utilizando el plano proporcionado por el

Fokker-Team-Schorndorf que vemos a continuación.

Ilustración 54: Costilla estándar, por Fokker-Team-Schorndorf

La única complicación de la pieza es la forma de la curva, necesitará un ‘sketch’ bastante

complejo. Este lo hacemos dibujando los puntos que el plano nos indica y uniéndolos mediante

una curva ‘spline’. Eso nos da la línea que forma de la curva, hacemos dos curvas iguales, una

por arriba y otra por debajo, para tener un ‘sketch’ cerrado. En la siguiente imagen vemos a lo

que nos referimos, la curva central es la línea punteada y vemos arriba y abajo dos líneas

continuas que son el verdadero ‘sketch’ que vamos a utilizar

Ilustración 55: ‘Sketch’ de la costilla, detalle inferior


70

Realizamos un ‘pad’ del grosor indicado por el plano.

A continuación hacemos un ‘sketch’ de toda la zona central, incorporando los agujeros, y

hacemos ‘pad’

Ilustración 56: 'Pad' central de la costilla

Por último, mediante un ‘pocket’ hacemos el último retoque de la costilla, obteniendo el

siguiente resultado

Ilustración 57: Resultado del modelado de la costilla estándar

Una vez tenemos la costilla estándar la guardamos como 3 archivos distintos. En cada uno de

ellos hacemos una traslación, un patrón rectangular y un ‘mirror’, de acuerdo a las distancias y

número de elementos que tienen cada una de las alas. Acabamos entonces con tres ‘CatPart’,

formados por un conjunto de costillas estándar en unas posiciones determinadas de acuerdo a

los planos de las alas proporcionados por el Fokker-Team-Schorndorf

La costilla no estándar es muy parecida, la única diferencia es la posición de alguno de los

puntos de la parte inferior y el rectángulo central. El resultado lo vemos aquí.


71

Ilustración 58: Resultado del modelado de la costilla no estándar

Repetimos lo mismo, la guardamos en dos ‘CatPart’ distintos (El ala superior no tiene costillas

no estándar, de ahí que solo guardemos dos en lugar de tres) y en cada uno hacemos una

traslación y ‘mirror’ acordes con los planos de las alas.

Ilustración 59: Distribuciones de costillas estándar y no estándar en las tres alas


72

r. Largueros

No disponemos de planos suficientemente exactos al respecto de esta pieza ni sobre nada más

acerca de las alas. Es por ello que el modelo se basa en fotografías y los pocos esquemas

cualitativos que tenemos.

Para modelarlo simplemente hacemos un ‘Sketch’ con la forma de la sección y extrusionamos

con un ‘pad’ a tres longitudes distintas, una por cada ala, obteniendo tres ‘CatPart’ distintos. El

‘Sketch’ está formado por dos curvas cerradas, un rectángulo grande y un cuadrado pequeño, los

dos largueros que atraviesan cada ala. El larguero pequeño se corta en cada ala de acuerdo a los

planos. El resultado es el siguiente (Vemos solo el extremo del larguero del ala inferior, el resto

son iguales variando las longitudes)

Ilustración 60: Extremo de los largueros


73

8. Ensamblaje

a. Ensamblaje de las piezas del timón de cola

El ensamblaje del timón de cola es un ensamblaje muy sencillo, y se monta sobre la pieza

principal del timón de cola, la cual se fija. Utilizamos el módulo ‘assembly design module’

Collar E: Su eje coincide con el eje de la barra principal de la pieza principal del timón

de cola. Se fija la distancia a la parte inferior de la barra principal. Queda un grado de

libertad, giro respecto de su eje, pero se deja libre puesto que, al ser una pieza de

revolución respecto de ese eje, no nos importa su posición (es igual cualquiera que sea)

Control Horn: El eje el agujero central del ‘control horn’ coincide con el eje de la barra

principal de la pieza principal del timón de cola. Igualmente, fijamos su distancia a la

parte inferior de la barra principal. Finalmente, para evitar el giro respecto al eje se fija

el ángulo entre el plano xz del ‘control horn’ y el plano xz de la pieza principal del

timón de cola. Esta pieza queda por tanto completamente fijada

Sleeve F: Se fijan de la misma manera que ‘Collar E’, la única diferencia es la distancia

respecto a la zona inferior de la barra principal y el número de piezas (hay 2 ‘sleeve F’)

Rudder Clamp H: Se fijan de la misma forma que ‘Sleeve F’ (De hecho, se encuentran a

la misma distancia de la parte inferior de la barra principal, puestos de manera

concéntrica, puesto que como se explicó previamente, la función del ‘Sleeve F’ es

reducir la fricción entre la barra principal y el ‘Rudder Clamp H’). Destacamos dos

cosas. En primer lugar, el giro respecto al eje de la barra principal está permitido, no

porque sea indiferente (como en el caso de ‘Sleeve F’ y ‘Collar E’), sino porque en el

avión real ese giro es el que permite el movimiento del timón para controlar la

aeronave. En segundo lugar, hay una restricción entre las dos piezas de ‘Cludder Clamp

H’ que las obliga a hacer el mismo giro respecto de la barra principal. En el avión real,

el piloto mediante los mandos tensaría los cables que van al ‘control horn’ moviendo

todo el timón alrededor del eje de la barra principal (puesto que el ‘control horn’ está

rígidamente unido a la barra principal) excepto los ‘Cludder Clamp H’, que están

rígidamente unidos al fuselaje y cuya función es unir el timón a dicha estructura.


74

El resultado final es el que vemos a continuación. Nótese cómo las ‘Rudder Clamp H’ giran

el mismo ángulo alrededor del eje de la barra principal. Estas piezas son las que se unirían

con el fuselaje dejando libre el giro del timón.

Ilustración 61: Vistas del montaje completo del modelo de timón de cola

Comparamos con imágenes reales de timones de cola del avión, tanto fotografías de la época

que recogemos del libro de Paul Leaman como reconstrucciones llevadas a cabo por el equipo

de Fokker-Team-Schorndorf.

Ilustración 62: Vista lateral de un timón de cola original, del libro de Paul Leaman

Ilustración 63: Vista inferior de un timón de cola original, del libro de Paul Leaman


76

Ilustración 64: Detalle de un timón de cola original, del libro de Paul Leaman

Observando estas fotografías del timón original, vemos que nuestro modelo es una reproducción

muy fiel. Nótese el detalle del como se observa fuselado el ‘control horn’ y de las posiciones de

los ‘rudder clamp’

Ilustración 65: Reconstrucción del timón de cola de Fokker-Team-Schorndoff


77

Estas imágenes de una reconstrucción del equipo de Fokker-Team-Schorndoff tiene ligeramente

distinto el detalle del ‘control horn’, que no tiene forma fuselada. Vemos que se monta sobre

una pieza metálica que simula la posición de agarre al resto del fuselaje.

Vemos que es muy parecido al original y a nuestro modelo, a pesar de que esta reproducción ha

sido realizada según los planos del equipo que lo construyó, mientras nuestro modelo utiliza los

planos del libro de Paul Leaman.

La función de esta parte del avión es proporcionar al avión el control del ángulo de guiñada,

esto es, giro respecto del eje z (el eje z va del centro de masas del avión al centro de la tierra)

Esta pieza, al contrario que en la mayoría de diseños de aviones, no proporciona estabilidad en

sentido vertical. Nótese que llamamos a esta pieza ‘Timón de cola’, no ‘estabilizador vertical’,

como es lo más común. Generalmente el estabilizador vertical, al igual que el horizontal en este

modelo, consta de una parte rígidamente unida al fuselaje que aporta estabilidad y una

superficie de control, que es verdaderamente el timón de cola. Sin embargo, aquí vemos como

todo es superficie de control.

La estabilidad vertical se consigue mediante la forma del fuselaje, con sus superficies verticales,

de ese modo se aprovecha al máximo la superficie del timón de cola para permitir

maniobrabilidad.

b. Ensamblaje de las piezas del estabilizador horizontal

El ensamblaje se hace en el módulo ‘assembly design module’, al igual que el timón de cola. El

montaje se hace sobre la pieza principal del estabilizador horizontal, es muy sencillo y lo

resumimos a continuación.

‘Stabilizer Sleeve’: Son concéntricos con las barras principales laterales, de modo que

utilizamos un ‘coincidence’ para que se coloque sobre ellas. Para la distancia a la que se

colocan, se utiliza un ‘offset’. Es importante que queden en el punto de contacto entre

costilla y barra principal. Mismas restricciones para las 4 piezas

4230: Estas piezas van fijas respecto a la pieza principal del estabilizador horizontal.

Necesitamos 3 restricciones para colocar cada una de las 3 piezas 4230. ‘Coincidence’

de los agujeros del 4230 con los agujeros de la pieza principal del estabilizador

horizontal, ‘offset’ respecto a uno de los extremos del estabilizador horizontal y


78

‘paralelism’ respecto a un plano adecuado de la pieza principal del estabilizador

horizontal para el último grado de libertad

Timón de profundidad: Un ‘coincidence’ con la pieza ‘4230’, ya fija en el ensamblaje,

para que el eje alrededor del que gira el timón de profundidad coincida con el eje de la

pieza ‘4230’. Un ‘offset’ adecuado respecto de la pieza principal del estabilizador

horizontal fija el grado de libertad a lo largo de ese eje, permitiendo el giro relativo del

timón de profundidad.

4229: Un ‘coincidence’ respecto del timón de profundidad, para hacer coincidir los ejes.

Dado que esta pieza gira junto con el timón de profundidad, usamos un ‘paralelism’

para que lo siga en su movimiento. Por último un ‘offset’ que hemos decidido hacerlo

respecto de la pieza ‘4230’, aunque podríamos haberlo hecho respecto del timón de

profundidad o de la pieza principal del estabilizador horizontal

4231: Muy sencilla de fijar. Se usa un ‘coincidence’ para que su eje coincida con el del

timón de profundidad, un ‘paralelism’ respecto de un plano del ‘4229’ para que los

agujeros apunten en la dirección adecuada y un ‘offset’ respecto del ‘4229’ para que se

encuentre en la posición del eje adecuada

Control Horn: Es muy parecido a los anteriores. Un ‘coincidence’ para ponerlo en el eje

del timón de profundidad, un ‘paralelism’ para que se mueva junto con el timón de

profundidad y un ‘offset’ para ponerlo a la distancia adecuada en el eje

El resultado final es el que mostramos en estas imágenes. Nótese que el timón de profundidad

tiene un cierto ángulo, para mostrar el eje alrededor del cual puede rotar con libertad.

Ilustración 66: Imágenes del estabilizador horizontal. Vista superior, frontal, lateral e isométrica.

Vemos también algunos detalles particularmente interesantes de esta estructura.

En primer lugar observamos el ‘control horn’, idéntico al que hay en el timón de cola solo que

en el estabilizador horizontal hay dos distintos. Su función, como ya sabemos, es la misma

(producir giros en la superficie de control)


80

Ilustración 67: Detalle del estabilizador horizontal. 'Control horn'

También es interesante una visión de cerca de la estructura que mantiene unidos el timón de

profundidad con la pieza principal del estabilizador horizontal, pero permitiendo un giro relativo

entre ambos.

Ilustración 68: Detalle del estabilizador horizontal. Unión pieza principal-timón de profundidad


81

Por último, observamos la zona de contacto entre la costilla, el ‘stabilizer sleeve’ y la barra

lateral.

Ilustración 69. Detalle del estabilizador horizontal. Stabilizer Sleeve

Comparamos con fotografías de estabilizadores horizontales originales del avión y con una

reproducción construida por el fokker-team-schorndorf

Ilustración 70: Reproducción por Team-Fokker-Schorndorf donde se aprecia el estabilizador horizontal


82

Se observa la integración del fuselaje, estabilizador horizontal y timón de cola, así como el

aspecto del estabilizador horizontal tras poner el recubrimiento de tela y pintura.

Ilustración 71: Reproducción por Team-Fokker-Schorndorf de la pieza principal del estabilizador horizontal

En esta imagen apreciamos mejor la estructura de la pieza principal del estabilizador horizontal,

a simple vista indistinguible de la modelada o de la original. Era de esperar, teniendo en cuenta

que hemos utilizado los mismos planos para el modelado como para la construcción

c. Ensamblaje de las piezas del tren de aterrizaje

Este es el ensamblaje más sencillo, puesto que solamente tenemos 3 piezas distintas que montar

Pieza principal del tren de aterrizaje: Se escoge como base sobre la que colocar las otras

piezas, de modo que le hacemos un ‘fix’ para dejarla fija

Wheel: Para situar las ruedas se hace de la forma más evidente, se hace coincidir el eje

de las ruedas con el eje de la pieza principal del tren de aterrizaje donde deben ir

situadas. Para terminar de posicionarlas, se utiliza un ‘offset’. Queda como grado de

libertad el giro alrededor del eje de las ruedas, lo cual es lo correcto.


83

02000: son ligeramente más complejas de posicionar. En primer lugar, se hace coincidir

el eje de revolución de la pieza con la línea central de la barra elíptica de la pieza

principal del tren de aterrizaje. A continuación, se hace coincidir el eje del agujero que

atraviesa la bola de la punta de la barra elíptica con el agujero que atraviesa la pieza

02000

Ilustración 72: Ensamblaje de la pieza 02000 con la pieza principal del tren de aterrizaje

El tren de aterrizaje queda finalizado en la extensión que vamos a realizarlo.

Destacamos como diferencia principal respecto al avión real la falta de ala entre las ruedas. Esta

ala sirve para reducir la gran resistencia aerodinámica que provoca el tren de aterrizaje, a la vez


84

que proporciona una ligera sustentación. La falta de planos y de alcance del trabajo nos ha

llevado a omitirla del modelado.

Ilustración 73: Vista del tren de aterrizaje, reproducción de Fokker-Team-Schorndorf, donde se aprecia el ala

También es distinto el modelado de los radios de las ruedas respecto a los radios de los planos.

Esto ha sido por sencillez en el modelado, ya que los radios de las ruedas no son una pieza muy

interesante del Fokker Dr.I, y hacerlos por separado para luego ensamblarlos complicaba

mucho el modelado. Se ha hecho por tanto un modelado propio de dichos radios, que

consideramos suficiente para nuestros propósitos.

En cualquier caso, las ruedas originales de los Fokker Dr.I salidos de fábrica no tienen por qué

ser iguales que las que vemos en las fotografías de los campos de batalla. Esto es porque en los

aterrizajes a menudo se rompían, y las reposiciones no siempre estaban disponibles, de modo

que en muchos casos se utilizaban otras ruedas para las reparaciones.

Por último, comprobamos una imagen de nuestro modelo con unas imágenes de trenes de

aterrizaje. A simple vista no hay ninguna diferencia apreciable, lo que verifica nuestro modelo.


85

d. Ensamblaje de las alas

Este ensamblaje es muy sencillo. Utilizamos como base la pieza de los largueros, por lo que esa

pieza se fija.

A continuación colocamos las costillas estándar y las no estándar de la misma forma. Usando la

constraint ‘contact’ hacemos que las superficies de larguero rectangular toquen las superficies

del hueco rectangular de las costillas. Mediante un ‘offset=0’ las centramos, de esa forma

quedan fijadas.

Vemos el resultado del ala media, las otras alas son muy similares.

Ilustración 74: Ensamblaje del ala media. La superior e inferior son muy similares.

e. Ensamblaje final del avión

Llegamos al último paso del modelado del avión Fokker Dr I.

Hacemos un ensamblaje de los ‘CatProduct’ que tenemos, estos son, el fuselaje, el timón de

cola, el estabilizador horizontal, el tren de aterrizaje y las alas superiores, medias e inferiores.


86

Son un número relativamente bajo de piezas y un posicionamiento muy intuitivo y conocido,

por lo que no debería resultar complicado en exceso. Sin embargo, la falta de información sobre

cómo se realiza el montaje con exactitud lleva a complicar el proceso, obligando a tomar ciertas

suposiciones y a modelar de un modo que pueda ser no totalmente acorde con el avión real.

Procedemos a explicar cómo se realiza el ensamblaje

En primer lugar elegimos la pieza que servirá de base. Esta será, como es razonable, el fuselaje.

Una vez situado el fuselaje, colocamos sobre él el resto de las piezas.

Comenzamos por el timón de cola. Se coloca, como es de esperar, en la punta trasera del

fuselaje. Recordamos que las ‘Rudder Clamp H’ deben estar fijas al fuselaje, y estas permitirían

al resto del timón de cola rotar respecto a ellas. Para fijar las ‘Rudder Clamp H’ utilizamos la

restricción ‘coincidence’ en el par de ejes marcados en la imagen, que son la parte superior de la

cola del fuselaje y el ‘Rudder Clamp H’ superior

Ilustración 75: 'Coincidence' entre fuselaje y timón. No se encuentra activado para mostrar los ejes


87

Otras dos restricciones son evidentes. El plano de simetría del fuselaje debe coincidir con el

plano de simetría de los ‘Rudder Clamp H’ para evitar que las piezas se puedan mover a lo largo

de los ejes coincidentes (mediante un ‘offset’=0). Con eso solo queda un grado de libertad, la

rotación alrededor de este eje, que se fija forzando un paralelismo entre un plano horizontal del

timón y un plano horizontal del fuselaje

Sin embargo, la aplicación de estas restricciones nos causa el desajuste entre la parte inferior del

fuselaje y el ‘Rudder Clamp’ inferior que vemos en la siguiente imagen

Ilustración 76: Detalle de la discrepancia en el ensamblaje timón de cola-fuselaje

Hacer coincidir los ejes superiores hace que no coincidan los ejes inferiores por 11.5mm de

distancia. Esto se debe a una discrepancia entre los planos del fokker-team-schorndorff, con los

que se ha modelado el fuselaje, y los planos de Paul Leaman, con los que se ha modelado el

timón. La manera más sencilla de solucionar esta discrepancia sería variar la altura del ‘Collar

E’ (elevarlo 2 mm) y la altura del ‘Rudder Clamp H’ (elevarlo 11.5mm)

Con esto queda el timón de cola apropiadamente posicionado. Continuamos con el estabilizador

horizontal.


88

El posicionamiento de éste no está descrito en absoluto en ninguna de nuestras fuentes de

información. Miramos por tanto imágenes y dibujos del avión para ver como se encuentra

colocado y determinamos lo siguiente.

El estabilizador horizontal se encuentra situado sobre el fuselaje, su barra principal frontal

tocando con las barras verticales terceras contando desde la cola, donde se encuentra un escalón.

En esta imagen vemos un dibujo con la posición a la que nos referimos en rojo.

Ilustración 77: Esquema de la posición mencionada, plano de fokker-team-schorndorff

Y en esta imagen vemos la imagen del modelo, desplazado el estabilizador para que se pueda

ver correctamente la zona donde se sitúa.


89

Ilustración 78: Vista de la posición del estabilizador horizontal en el modelo

Las restricciones que definen el posicionamiento completo de la pieza principal del estabilizador

horizontal y, por tanto, del conjunto del estabilizador horizontal, son 3 ‘offset’. Uno del plano

horizontal del estabilizador horizontal respecto del plano formado por las barras sobre las que se

apoya, un segundo del plano de simetría del ambas estructuras (que debe coincidir) y el tercero

del plano que falta para completar el triedro del estabilizador horizontal respecto al plano que

falta para completar el triedro de esta zona del fuselaje. Los vemos en las siguientes imágenes.


90

Ilustración 79: 'offset' para el posicionamiento del estabilizador horizontal

El estabilizador horizontal se encuentra totalmente restringido, por lo que ya se ha acabado de

posicionar en el ensamblaje final. Destacamos que los ‘offset’ mencionados antes son respecto a

la pieza principal del estabilizador horizontal, no respecto de las piezas móviles (timón de

profundidad, control horn,…)

A continuación pasamos a situar el tren de aterrizaje. Aquí encontramos también una falta de

información. Recordamos que el tren de aterrizaje se unía al fuselaje a través de la pieza 02000,

y en el plano del fuselaje vemos donde van situadas las piezas 02000. Sin embargo no se explica

en ninguno de los planos como está integrada la pieza 02000 en el fuselaje.

Ilustración 80: Posicionamiento de las piezas 02000 en el fuselaje, por fokker-team-schorndorf


91

Efectivamente, en el plano vemos la zona de colocación aproximada, pero no se entiende la

unión definitiva con el fuselaje. Podemos suponer que a través de un tornillo que atraviese la

pieza 02000, pero ante la imposibilidad de decir nada cierto, optamos por poner un ‘offset’ = 0

de los planos de simetría y realizar una colocación aproximada, dejándolo fijo mediante un ‘fix

together’

Ilustración 81: Posicionamiento aproximado del tren de aterrizaje

Por último el elemento más característico de este avión, los tres planos alares. En primer lugar

se hace ‘offset=0’ entre los planos de simetría de las alas y de fuselaje.

A partir de aquí tenemos poca información cuantitativa sobre el posicionamiento de las alas, tan

solo sabemos que la separación entre la baja y la media es igual que la separación entre la media

y la alta, que el larguero de la baja atraviesa el fuselaje por el hueco preparado para ello, que la

ala media se encuentra en la parte superior del fuselaje y que todas tienen el mismo ángulo de

ataque. Tenemos algunos dibujos que nos permiten hacernos una idea.

De modo que lo que hacemos es posicionar el ala baja con un ángulo aproximado viendo los

dibujos y con el larguero atravesando el fuselaje por la zona acondicionada para ello. Hacemos

un ‘fix together’ con el fuselaje para que quede situada. A continuación colocamos el ala media,

con el plano horizontal paralelo al plano horizontal del ala baja (mismo ángulo de ataque) y a la


92

altura de la parte superior del fuselaje. Realizamos otro ‘fix together’. Por último, colocamos el

ala superior paralela a las alas anteriores a la misma distancia del ala media que la distancia que

tiene el ala media respecto del ala baja.

El resultado del ensamblaje de las alas es el siguiente.

Ilustración 82: Ensamblaje de las alas

Con esto damos por finalizado el modelado del avión. Vemos unas imágenes de la planta, perfil,

alzado y perspectiva del modelo del avión y lo comparamos con esquemas y fotografías del

avión real.


93

Ilustración 83: Alzado, planta, perfil y perspectiva del modelo final del avión


94

Ilustración 84: Alzado, planta, perfil y perspectiva de esquemas del avión, dibujos de Ian Stair

Consideramos el modelo como muy correcto en toda la extensión en la que se había decidido,

con las posibles mejoras que planteamos a continuación.


96

9. Conclusión y posible continuación del

trabajo

Este apartado existe a modo de resumen del trabajo y para servir de punto de apoyo a cualquiera

que pretenda continuar con el modelado del avión o extender el trabajo de cualquiera de las

maneras que explicaremos a continuación.

Finalizamos entonces con un modelo bastante completo y correcto del avión, aunque unas

partes son más propensas a ser perfeccionadas que otras.

El timón de cola y el estabilizador horizontal son las partes menos propensas a ser

perfeccionadas, puesto que se encuentran adecuadas a los planos de una manera perfecta en la

medida de lo posible. El ensamblaje del timón puede ser modificado, como ya se explica en el

apartado ‘ensamblaje final del avión’, para que el ‘Rudder Clamp H’ encaje adecuadamente con

el fuselaje y corregir de esa manera las diferencias entre el plano del timón de cola de Paul

Leaman y el plano del fuselaje del Fokker-Team-Schorndorf

Respecto al fuselaje, aunque el resultado es correcto, no quedamos del todo satisfechos con la

manera en la que se ha modelado. Se habló en el apartado 7.b de las dificultades encontradas

para el correcto modelado del fuselaje y de la solución adoptada. Para hacer un modelo más

técnicamente correcto se podría recurrir al módulo de CATIA ‘structure design module’,

pensado para estructuras de barras como la que es el fuselaje de este avión, aunque difícil de

manejar.

El tren de aterrizaje tiene como mejora evidente la introducción del ala que se encuentra entre

las ruedas. Para ello harían falta unos planos más detallados de los disponemos en este trabajo,

por lo cual también sería un trabajo investigador. Los radios de las ruedas ya se comentaron en

el apartado correspondiente que no iban según los planos pero que ello tampoco tenía interés de

ser corregido. También puede ser mejorado el ensamblaje con el fuselaje, para lo que sería

necesaria una búsqueda de información al respecto.

Respecto a las alas nos encontramos con una falta de información. Tan solo teníamos una

disposición general cualitativa y planos de las costillas estándar y no estándar, junto con una

serie de imágenes. A partir de ello, se ha modelado un esquema general de las alas, con la

evidente ausencia de los alerones (situados en el ala superior) y una situación respecto del

fuselaje aproximada. Todo esto se puede mejorar mediante una búsqueda de la información que


97

falta, la finalización del modelo completo de las alas y el correcto ensamblaje con el resto del

avión

Eso es lo que tenemos de modelado y lo que es mejorable dentro de lo que se ha hecho. Con ello

cumplimos el principal objetivo que se había propuesto para el trabajo.

Además del modelo, también tenemos como resultado del trabajo el presente documento, que

cumple con los tres objetivos restantes.

La breve historia del Fokker Dr I ha sido expuesta con detalle pero de manera ordenada y

simple, desde su origen hasta su desaparición. El contexto ha sido analizado de manera

adecuada, observando el estado de la aviación desde el comienzo del uso de aviones con

propósitos militares hasta el momento de la retirada del Fokker Dr I del campo de batalla.

Se ha analizado la historia del CAD, centrándonos en la herramienta CATIA, desde la

concepción de la idea del diseño por ordenador hasta la actualidad.

Finalmente, se ha cumplido el último objetivo de conocer el modelado de CATIA mediante las

explicaciones minuciosas y ayudadas por multitud de imágenes de creación propia.

Es un trabajo muy completo, que ha servido no solo para conocer mejor el uso de la herramienta

de modelado digital CATIA, sino también para conocer la historia de la aviación de la primera

guerra mundial y para conservar para siempre la estructura de uno de los aviones estrella de la

época.

Sin embargo, aunque es un trabajo bastante extenso, se nos ocurren las siguientes líneas de

continuación para cualquiera que quisiera extenderlo.

Mejorar modelo: Hay varios puntos de mejora que ya se han mencionado en otras partes

del documento, como son la modificación del ensamblaje del timón de cola para que

encaje con el fuselaje, la mejora del modelado del fuselaje, crear el modelado del ala del

tren de aterrizaje, modelado del apoyo de la cola, mejora del modelado de las alas y

aplicación de materiales al modelo, además de cualquier otra mejora que pueda ser

adecuada.

Completar modelo: Hay grandes partes del avión que se encuentran por completo sin

modelar, como el motor, el equipamiento, instrumental o el armamento

Comparar con un avión original o una réplica: Todo este modelado se ha hecho

conforme a planos proporcionados por otros grupos investigadores. Tomar el modelo e


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ir ‘in situ’ a compararlo con algún avión original Fokker Dr.I u otro avión comparable,

quizás incluso réplicas de ellos, puede servir para el modelo.

Imprimir en 3D: Las nuevas tecnologías permiten esta posibilidad. Hay que adaptar el

modelado para el uso en impresora 3D (la mayor parte de la estructura del Fokker Dr I

es hueca y esto puede traer problemas a la hora de imprimirla en 3D), informarse del

funcionamiento de las impresoras y crear una aeronave a escala. Esto podría

acompañarse de un informe sobre las impresoras 3D, su historia, funcionamiento y

características generales, etc.

Modificar el modelo completo para hacer el Fokker V4 previo a modificaciones y

comparar con el Fokker Dr I.: Una vez que tenemos el modelo completo de Fokker Dr I

puede resultar muy sencillo modificarlo para transformarlo en otro avión similar, por

ejemplo, el Fokker V4 previo a modificaciones. Es una tarea investigadora difícil,

puesto que hay poca información respecto a esta aeronave y las fotos que se encuentran

son del Fokker V4 posterior a modificaciones (envergadura de las alas modificada y

montantes añadidos), pero pensamos que se puede hacer un buen trabajo a partir de las

descripciones que conocemos. Una vez teniendo el modelo, una comparación con el

Fokker Dr I sería adecuada.

Modificar el modelo completo para hacer el Sopwith Triplane y comparar con el

Fokker Dr I: Similar al punto anterior, con las diferencias de que obtener imágenes,

esquemas y planos del Sopwith Triplane es infinitamente más sencillo. Hay que tener

en cuenta que, aunque el Fokker Dr I se hizo imitando a esta aeronave, las diferencias

son bastante notables, por lo que habrá partes de la estructura que haya que rehacer por

completo. Una vez teniendo el modelo, una comparación con el Fokker Dr I sería

adecuada.

Modificar el modelo completo para hacer el Fokker Eindecker y comparar con el

Fokker Dr I: Similar al punto anterior. El Fokker Eindecker era un monoplano, por lo

que parece que las diferencias van a ser enormes, pero no es así. Siendo el mismo

fabricante mantiene una estructura bastante similar por lo que se podrían reutilizar

partes del modelo. Planos, dibujos y esquemas son también relativamente accesibles,

en particular el Fokker-Team-Schorndorf también ha trabajado esta aeronave. Siendo

como es la aeronave precedente al Fokker Dr I, una vez tengamos el modelo la

comparación sería adecuada.


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Modificar el modelo completo para hacer el Fokker D.VIII y comparar con el Fokker

Dr I: Igual que el punto anterior, este modelo es además relativamente parecido al

Eindecker

Hacer una simulación: En la simulación se deberían ver los movimientos de los

mecanismos que mueven las superficies de control aerodinámico y el movimiento de

respuesta del avión según los datos históricos, además del movimiento de la hélice

propulsora. Podría acompañarse de una explicación general del programa de

simulación utilizado.


100

10. Bibliografía

Libros y revistas

Enciclopedia ilustrada de la aviación Tomo 2, Editorial Delta, 1984

The Sopwith Triplane, Profile Publications nº 73

Fokker Dr I Triplane, A World War I Legend. Paul Leaman. Classic Publications, 2003

Scale models warplane special. Recopilado por Ray Rimell, dibujo por Ian Stair. 1982.

Artículos

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Modelado en CATIA V5 del avión Fokker Dr I

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