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Power Gear Box (PGB) advanced planet bearings development

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Aleaciones aeronáuticas más duraderas

La necesidad de los fabricantes de componentes de reducir costes y peso sin sacrificar el rendimiento y la seguridad de los motores de aeronave requiere conseguir un equilibrio difícil de encontrar. Una solución sencilla con un impacto positivo a largo plazo podría ser el uso de materiales duraderos mejorados.

Tecnologías industriales

La investigación llevada a cabo en el marco del programa europeo Clean Sky ha demostrado que el diseño de aeronaves de corto y medio alcance con motores de rotor contrarrotatorio abierto es técnicamente viable. Los estudios de diseño han demostrado que los motores de rotor abierto son los mejores candidatos para reducir el consumo de combustible y las emisiones contaminantes. El próximo obstáculo a superar es el desarrollo de nuevas tecnologías y el avance en la madurez de los rotores abiertos como posibles sucesores de los motores turbofán. Los investigadores que trabajan en el proyecto ABAG (Power gear box (PGB) advanced planet bearings development), financiado con fondos de la Unión Europea, propusieron un diseño innovador de sistema de engranajes planetarios. En este diseño, el rotor abierto incorpora un sistema de engranajes planetarios que conecta el eje de salida de la turbina con el rotor del ventilador para permitir que ambos operen a velocidad óptima. El sistema de engranajes del rotor abierto debe ser ligero y muy fiable. Hasta la fecha, los motores y sus componentes principales, como las cajas de engranajes, empleaban cojinetes tradicionales con elementos rodantes de acero. El equipo del proyecto ABAG exploró el uso de nuevos materiales para mejorar la robustez de la superficie de las zonas de contacto y adyacentes en los sistemas de cojinetes sujetos a las condiciones extremas del motor. Específicamente se seleccionaron dos materiales distintos para realizar una extensa campaña de ensayos: Ferrium C61, un nuevo acero de alta resistencia, y M50NiL-DH. Estos materiales de tecnología punta para cojinetes aeronáuticos se sometieron a tratamientos de carburización con gas, templado al vacío y nitruración con plasma y gas y se analizaron sus propiedades finales. Se realizaron pruebas de resistencia en condiciones de lambda baja similares a las que se producen durante el funcionamiento del rotor abierto. A continuación, se examinó la propagación de fisuras solo en M50Nil-DH, ya que los resultados obtenidos en las pruebas de resistencia del Ferrium C61 no fueron satisfactorios. La campaña de ensayos de ABAG mejoró significativamente las propiedades de los materiales al optimizar los parámetros de los procesos de diseño de las superficies. Aunque algunas tecnologías se podrán evaluar durante la fase de desarrollo del motor de rotor abierto, el auténtico potencial de las tecnologías clave ya se ha validado.

Palabras clave

Motor de aeronave, programa Clean Sky, motor de rotor contrarrotatorio abierto, sistema de engranajes planetarios, cojinetes, M50NiL-DH

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