Un sistema mejorado de medición de distancias mediante microondas
Entre los muchos demostradores de tecnología integrada (DTI) diseñados, el DTI de motor ecológico sostenible (SAGE) está destinado a tecnologías de motores que reducen el consumo de combustible y las emisiones asociadas. Se espera que la turbohélice propulsada reduzca el consumo de combustible y las emisiones de dióxido de carbono en un 15 % y los niveles de ruido percibidos en un 50 % frente a los motores de turbohélice que se utilizan actualmente. Estas reducciones están en línea con los compromisos de Clean Sky de alcanzar los objetivos establecidos por el Consejo Asesor Europeo para la Investigación y la Innovación Aeronáuticas (ACARE) para 2020. Uno de los principales problemas de las configuraciones de turbinas de gas ha sido la distancia entre las puntas de las palas y la carcasa que las rodea (carenado), que tiende a variar a causa de los cambios en las cargas mecánicas y térmicas sobre las estructuras estacionarias y en rotación. Hasta el momento, las actividades experimentales no han logrado distinguir entre las distancias radiales y axiales, lo cual da como resultado mediciones de distancia inexactas. El trabajo realizado en el proyecto MICMEST (Microwave clearance measurement system for low pressure turbines) abordó este problema trabajando para avanzar el nivel de madurez de la tecnología de un sistema de medición de distancias mediante microondas (MCMS). La finalidad de MICMEST era validar el MCMS mejorado en la turbohélice propulsada incorporando la última tecnología de turbina de baja presión y, así, demostrar que puede funcionar y sobrevivir en el entorno agresivo a alta temperatura. El MCMS, que comprende una sonda, hardware de adquisición de datos y software de procesamiento de datos, podría formar parte de un sistema de control de distancias activo en bucle cerrado para mantener una distancia correcta alrededor de las puntas en todos los puntos de funcionamiento. Los investigadores continuaron con sus objetivos mediante el diseño y las pruebas de nuevos carenados con geometrías de nervaduras específicas que proporcionan una señal de excitación que permite medir las posiciones axial y radial del rotor. El proyecto dio lugar a los logros principales siguientes: nuevos carenados de palas que incluyen elementos geométricos que proporcionan una señal sobre una amplia gama de posiciones axiales y distancias radiales, el diseño y la construcción de una nueva estructura de giro para el laboratorio y la validación del sistema de medición antes de instalarlo en el motor. Se diseñó y validó un concepto de instalación de sensores que cumple los requisitos de montaje y las restricciones de contención del demostrador del motor SAGE4. Se demostró la durabilidad de los sensores de microondas mediante una campaña de pruebas de temperatura en el laboratorio. El MCMS se sometió a la campaña de ensayos del motor SAGE4 y se demostró que es capaz de registrar datos de mediciones sin que se produzcan fallos en los sensores. Aunque los investigadores registraron con éxito datos de mediciones sin fallos en los sensores, es necesario continuar trabajando para madurar la tecnología MCMS hasta el nivel necesario para lograr el objetivo de integrar el sistema para aplicaciones en serie en un sistema de control activo de distancias (AAC).
Palabras clave
Separación de las puntas, punta de pala, turbina de gas, MICMEST, medición de distancia de microondas, medición de posición axial
