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Direct filament wound rotor carbon resin sleeves by bulk curing and layer-by-layer Electron beam polymerisation

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Manguitos de retención novedosos para rotores de sistemas de aire acondicionado en aeronaves

Los sistemas de aire acondicionado (AA) que se utilizan en las aplicaciones aeronáuticas deben aportar ventajas en los aspectos de sostenibilidad energética, así como ofrecer rendimientos superiores. Una iniciativa europea apunta a mejorar los sistemas de AA con el fin de satisfacer dichos requisitos.

Tecnologías industriales

Los sistemas de AA eléctricos destinados a aeronaves requieren un motocompresor de alta velocidad con tecnología de imán permanente. Una posible solución consiste en desarrollar el manguito de retención mediante un proceso de devanado directo de filamento, un método productivo que proporciona el mejor control posible sobre la posición de la fibra y la uniformidad estructural. Con el proyecto E-SLEEVE (Direct filament wound rotor carbon resin sleeves by bulk curing and layer-by-layer electron beam polymerisation), financiado por la UE, se ha acometido el desarrollo de un método de devanado directo de filamento sobre el rotor de modo que el filamento posea suficiente tensión mecánica como para ejercer una precarga sobre los imanes. Para lograrlo, ha sido necesario hallar una combinación óptima de resinas y fibra capaz de soportar las condiciones operativas —como la temperatura y la humedad—, manteniendo al mismo tiempo su idoneidad para el proceso de devanado de filamento. Los participantes en el proyecto han diseñado, preparado y demostrado dos procesos distintos de devanado de filamento para los manguitos de carbono. Estos manguitos se han integrado en los rotores eléctricos de motocompresores de alta velocidad destinados a sistemas de AA para aeronaves. En el proceso de devanado de filamento, las fibras se bañan en una resina y a continuación se devanan alrededor de un mandril en rotación a distintos ángulos, para conseguir las propiedades mecánicas deseadas. Seguidamente la estructura se somete a un curado, y se retira el mandril. Los manguitos se utilizan principalmente para retener los imanes en rotores de alta velocidad y se emplean cada vez más en diversas aplicaciones de cara a aumentar la velocidad y el rendimiento energético. Los procesos se han validado mediante la fabricación de los nueve manguitos requeridos, directamente sobre el conjunto del rotor, utilizando las dos alternativas disponibles. En ambos procesos ha sido necesario demostrar la presión radial y la fiabilidad requeridas para garantizar una retención segura de los imanes del rotor a altas revoluciones y bajo las condiciones operativas nominales. Con el proyecto E-SLEEVE se han desarrollado manguitos de carbono a partir del proceso de devanado de filamento aplicado directamente sobre un rotor eléctrico. Ello ha permitido mejorar el diseño de rotores y manguitos. Cabe esperar que estos nuevos manguitos experimenten un impulso en su rendimiento y aporten ventajas tanto logísticas como posiblemente en costes de fabricación.

Palabras clave

Sistemas de aire acondicionado, aplicaciones aeronáuticas, devanado directo de filamento, manguitos de resinas de carbono, rotor de motor eléctrico

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