Un sistema pasivo de apertura de la ventilación para los motores aeronáuticos
Dado que la aviación está intentando reducir su huella de carbono, se está prestando más atención a los motores aeronáuticos. Aunque los últimos diseños de motores suponen un paso adelante en términos de eficiencia, crean nuevos retos en cuanto a la gestión térmica. «A medida que los sistemas de propulsión de nueva generación son cada vez más eficientes, resulta crucial encontrar formas de optimizar la ventilación del compartimento central del motor», afirma Nicolas Baillot d’Etivaux, director de prácticas y modelización de sistemas y datos en EPSYL-ALCEN. Con el apoyo del proyecto con fondos europeos PALOMA, EPSYL-ALCEN, junto con Nimesis, Akkodis y Atherm, están trabajando para hacer exactamente eso. «Nuestro objetivo es optimizar la ventilación del motor para mejorar la refrigeración del compartimento central en función de su temperatura», añade Baillot d’Etivaux, coordinador del proyecto.
Sustituir la electrónica por una aleación con memoria de forma
En la mayoría de las aeronaves, la ventilación del compartimento central está dimensionada para evitar la concentración de vapores inflamables. También está diseñada para garantizar una refrigeración suficiente de diversos componentes durante las fases más críticas de un vuelo. «Los sistemas de ventilación típicos no están optimizados para las fases de vuelo menos críticas, como el crucero, que representan la mayor parte del tiempo de vuelo y conllevan un consumo innecesario de combustible», explica Baillot d’Etivaux. Para mejorar esta situación, el equipo del proyecto diseñó un sistema de ventilación adaptativo que puede ajustar la refrigeración del compartimento central en función no de la fase de vuelo, sino de la temperatura real. En lugar de recurrir a la electrónica, la tecnología utiliza el calor liberado por el motor para activar la apertura del flap. A continuación, un tubo de calor transporta el calor capturado a una aleación con memoria de forma situada en la parte delantera del compartimento. Al calentarse, la aleación con memoria de forma cambia de forma, lo que activa el mecanismo de apertura y permite que el aire más frío entre en el compartimento.
Probar, ajustar, repetir
Sobre el papel, la tecnología es innovadora. La pregunta es: ¿funciona? Para averiguarlo, el equipo del proyecto PALOMA, que recibió apoyo de la Empresa Común Clean Sky 2, lo puso a prueba. Utilizando un banco de pruebas, los investigadores estudiaron a fondo un prototipo de sistema de ventilación adaptativo, un proceso que les permitió identificar y resolver problemas. Además de algunos problemas mecánicos, un reto inesperado fue cómo aprovechar los datos del dispositivo. Para ello fue necesario modificar el banco de pruebas, adaptar el modelo numérico y calibrar adecuadamente los métodos algorítmicos. «Nuestro equipo fue muy reactivo y pudo resolver rápidamente este problema, lo que nos permitió realizar pruebas importantes sobre la eficacia del dispositivo en condiciones operativas», señala Baillot d’Etivaux.
La ventilación adaptativa, casi lista para despegar
A pesar de estos retos iniciales, el camino hacia la consecución de un sistema totalmente pasivo para la ventilación de reactores está más claro que nunca. Por ejemplo, gracias al banco de pruebas de última generación del proyecto, los investigadores comprenden ahora mejor la complejidad física que entraña el acoplamiento de aleaciones con memoria de forma y tubos de calor. Según Baillot d’Etivaux, al conocer los límites de un sistema de este tipo, los investigadores pueden utilizar el modelo numérico para mejorar el diseño y, de ese modo, disminuir las fricciones, y actualizar el prototipo para nuevas pruebas. «Aunque aún queda mucho por hacer, gracias al proyecto PALOMA, nuestro sistema de ventilación adaptativa está listo para despegar», concluye.
Palabras clave
PALOMA, motores aeronáuticos, sistemas de ventilación, aviación, aleación con memoria de forma, Clean Sky 2
