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Aeromechanical design of turbine blades

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La fatiga de baja amplitud objeto de un estudio de alto perfil

Fatiga por número elevado de ciclos. Palabras de funesto significado para una industria de grandes dimensiones. En términos simples, la fatiga por alto número de ciclos en la industria aeronáutica es fuente de averías en los motores. Averías críticas que pueden llegar a originar un coste equivalente a cientos de millones de euros en concepto de gastos de mantenimiento y hasta pérdida de aparatos y vidas humanas.

Tecnologías industriales

Los ciclos de esfuerzo de vibración que se repiten miles de veces por segundo son capaces de provocar la rotura de un álabe de motor de turbina de gas. En cuestión de minutos pueden extenderse a varios milímetros grietas micrométricas, invisibles para el ojo humano, hasta causar averías críticas en los principales componentes del motor: soplantes, turbinas y compresores. No hace falta echar cálculos: el desastre potencial cae por su propio peso. De ahí que haya resultado imperativo desarrollar un método de predicción de los fallos por fatiga con el fin de mejorar la seguridad de las aeronaves y la fiabilidad de los motores, y de reducir los gastos de explotación. Con esto en mente, el proyecto ADTurB se planteó diseñar un programa de medición que pudiera suministrar datos de gran calidad aptos para validar software de predicción, tanto los actuales como los programas por venir. Así, se convocaron dos campañas experimentales. La primera dio origen a la construcción de una torre en la Escuela Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), con objeto de validar el principio de superposición de la respuesta forzada. La otra, organizada en el Centro aerospacial alemán (DLR), facilitó datos de validación referentes a la respuesta aerodinámica y de vibración correspondiente a una etapa de turbina realista. En ambos casos se efectuaron tests de validación en todas las etapas con el fin de identificar los errores con precisión. Au A raíz de este programa de medición se compiló una base de datos que facilitara la comparación de conjuntos de datos y la accesibilidad de la información. Mientras que de los resultados se desprende que la capacidad predictiva del proyecto ha sido modelada correctamente, resulta patente que el pronóstico de la inestabilidad aerodinámica sigue siendo la asignatura pendiente. Así y todo, el dispositivo de DLR proporcionó datos de interés que demostraron un proceso de respuesta a órdenes del motor significativamente bajo. El programa de medición se mantendrá, sustentando estos datos el estudio posterior de ADTurB II.

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