Tecnología de intercambiadores de calor superficiales para los motores aeronáuticos eficientes del mañana
Los intercambiadores de calor aire-aceite son una característica integral en los diseños avanzados de motores de turbohélices. Al mantener las temperaturas del combustible y del aceite dentro de unos límites definidos, el enfriador de superficie posibilita un rendimiento óptimo del motor. El paso del flujo enfriado en derivación por la superficie en contacto con el aire de los intercambiadores de calor refrigera el aceite y el combustible. Sin embargo, los actuales enfriadores de superficie son parásitos del motor y emplean superficies que son necesarias de cara a reducir el ruido de los motores, motivos por los que su peso, volumen y eficiencia son características fundamentales. El equipo científico del proyecto SHEFAE (Surface heat exchangers for aero-engines), financiado con fondos europeos, trabajó en el diseño y la fabricación de un enfriador de superficies metálicas que sustituirá parte de la estructura esencial del carenado. Las entidades asociadas al proyecto desarrollaron y probaron un enfriador avanzado de superficies estructurales acoplado a una estructura compuesta de montaje (mount composite structure, MCS). Definieron las especificaciones de ambos, conforme a los requisitos de los motores modernos con turbina de gas. Se abordaron los escollos relacionados con la capacidad material, la fabricabilidad y el diseño mecánico de la MCS. Se alcanzó así un conocimiento general más exhaustivo, lo que dio lugar a un diseño competitivo que ofrece un ahorro de peso del 20 % con respecto a las tecnologías más avanzadas en la actualidad. La fabricación del diseño fue satisfactoria; se produjeron piezas de buena calidad sin demoras gracias a la modelización computacional de los procesos implicados en el método de fabricación. Se examinaron los mecanismos de fallo de las juntas empernadas de materiales compuestos sometidas a distintas condiciones de operación y se desarrollaron modelos de análisis para predecir tales fallos en una gama muy amplia de circunstancias. Se evaluó el rendimiento de distintas resinas en condiciones de fuego y se determinó cuál era la más adecuada. El equipo de SHEFAE también elaboró modelos con los cuales evaluar el rendimiento de los enfriadores de superficie. Al introducir nuevas tecnologías para aplicaciones aeroespaciales civiles en Europa y Japón, SHEFAE ha contribuido a cumplir los tan ambiciosos objetivos de la visión europea para la aviación en 2050. También ha reforzado el vínculo entre socios tecnológicos y de investigación de Europa y Japón, así como entre empresas de estas dos zonas geográficas.
Palabras clave
Intercambiador de calor superficial, motores aeronáuticos, enfriadores de superficie, SHEFAE, estructura compuesta de montaje
