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Un blisk ( acrónimo de disco con álabes ), también conocido como rotor de álabes integrados ( IBR ), es un componente de turbomáquina que consta de un disco y álabes fabricados como una sola pieza, en lugar de un disco ensamblado con álabes individuales desmontables. Los blisks generalmente presentan una aerodinámica superior a la de los rotores convencionales de un solo álabe y son más ligeros. Pueden fabricarse mediante fabricación aditiva , fundición, mecanizado a partir de una pieza sólida de material o soldadura de los álabes a un disco de rotor. El término blisk se utiliza principalmente en el diseño de motores aeroespaciales .
Historia
Los blisks se fabrican desde mediados de la década de 1980. Sermatech-Lehr (ahora conocida como GKN Aerospace [ 1 ] ) los utilizó por primera vez en 1985 para los compresores del motor del helicóptero T700 . Desde entonces, su uso ha seguido aumentando en aplicaciones importantes, tanto para compresores como para rotores de álabes de ventilador. Algunos ejemplos son el motor de cohete Rocketdyne RS-68 y el turbofán General Electric F110 .
La variante B del Lockheed Martin F-35 Lightning II utiliza blisks para lograr despegues cortos y aterrizajes verticales . [ 2 ]
El fabricante de motores CFM International está utilizando blisks en la sección del compresor de su programa de motor demostrador LEAP-X , que ha completado las pruebas en banco de pruebas a escala real. [ 3 ] Las secciones del compresor de los motores PowerJet SaM146 que impulsan los aviones Sukhoi Superjet 100 también están equipadas con blisks. [ 4 ]
El motor Passport (anteriormente "TechX") de General Electric utiliza blisks tanto para su ventilador principal de 52 pulgadas (130 cm) como para cinco de sus diez etapas de compresor de alta presión. [ 5 ] [ 6 ] Los motores GEnx ya utilizan blisks en algunas etapas.
Ventajas
En lugar de fabricar discos compresores desnudos y acoplarles las palas posteriormente, los blisks son elementos únicos que combinan ambos. Esto elimina la necesidad de fijar las palas al disco (mediante tornillos, pernos, etc.), reduciendo así el número de componentes del compresor, a la vez que disminuye la resistencia y aumenta la eficiencia de la compresión de aire en el motor. La eliminación de la fijación en cola de milano presente en los rotores tradicionales también elimina una fuente de inicio y propagación de grietas por fatiga . [ 7 ]
Es posible lograr mejoras de eficiencia de hasta un 8%. [ 8 ]
Desventajas
Cualquier daño en las palas de los rotores de palas integrales, más allá de pequeñas abolladuras y arañazos, requiere la sustitución del rotor o el corte de las palas dañadas y la soldadura de palas de repuesto. El mantenimiento de esta naturaleza suele ser extremadamente difícil de realizar en la plataforma de vuelo y a menudo requiere la extracción completa del motor o compresor y su envío a un centro de reparación. Los rotores de palas integrales también deben someterse a pruebas de vibración armónica y equilibrado dinámico mucho más rigurosos que los rotores tradicionales, ya que la amortiguación natural inherente que proporcionan las fijaciones de cola de milano de los rotores tradicionales ya no está presente. [ 7 ]
Proceso
General
Los blisks se pueden producir mediante diversos procesos de fabricación, como el fresado CNC , la fundición a la cera perdida , el mecanizado electroquímico , la impresión 3D o la soldadura . Se están realizando investigaciones para producirlos mediante soldadura por fricción de piezas con formas casi definitivas, que luego se mecanizan hasta obtener la forma final del blisk. [ 9 ]
Medición e inspección
La medición e inspección de los blisks, cruciales para garantizar el rendimiento del motor, se lleva a cabo al final de los procesos de fabricación. Tradicionalmente, esto se ha realizado mediante dispositivos táctiles, como las máquinas de medición por coordenadas (MMC), pero a medida que aumentan las geometrías y los requisitos, la tendencia en las fábricas modernas es utilizar sistemas de inspección por escaneo 3D . [ 10 ] Esto ofrece ventajas en cuanto a la velocidad de medición en comparación con los dispositivos táctiles, a la vez que permite recopilar datos 3D para relacionarlos con las características de diseño. Mediante datos 3D, las piezas pueden catalogarse de esta manera, lo que a menudo se denomina gemelo digital , permitiendo el seguimiento del producto a lo largo de su ciclo de vida.
Reparación de blosk mediante mecanizado adaptativo
Los blisks de funcionamiento del motor presentan requisitos únicos. Tras su uso en el motor, se observará un desgaste y daños considerables. Si el desgaste y los daños se encuentran dentro de los límites establecidos por la autoridad de diseño, es posible reparar los blisks.
La reparación de componentes de blisk es muy compleja y requiere, en primer lugar, una representación 3D precisa del componente. La forma más rápida de hacerlo es mediante el escaneo 3D del producto. [ 10 ] Una vez escaneada la pieza, se puede transferir un archivo STL (estereolitografía) a un software de generación de código CNC como NX CAM . Las trayectorias de la herramienta se regeneran para adaptarse a la geometría medida y no al CAD generado nominalmente, en un proceso conocido como mecanizado adaptativo . [ 11 ]
Los procesos normalmente implicarían la eliminación parcial o total de una o varias palas, seguida de una soldadura para recuperar el tamaño aproximado antes de finalizar con el mecanizado final para obtener la forma del perfil aerodinámico. [ 12 ]
Referencias
- ↑ GKN Aerospace.
- ↑ Zolfagharifard, Ellie (28 de marzo de 2011), "El sistema de elevación de Rolls-Royce para el Joint Strike Fighter" , The Engineer , archivado del original el 19 de diciembre de 2013 , consultado el 18 de abril de 2011..
- ↑ "Opciones para el futuro", Aviation Week & Space Technology , vol. 170, n.º 10, pág. 37, 9 de marzo de 2009 .
- ↑ Burchell, Bill (2 de noviembre de 2010), "Potenciando el mantenimiento, reparación y revisión de motores de próxima generación" , Aviation Week.
- ↑ "GE Aviation congela el diseño del motor Passport" (Comunicado de prensa). GE Aviation. 13 de mayo de 2012. Consultado el 13 de mayo de 2022 ..
- ↑ "Hoja de datos del certificado de tipo E00091EN, revisión 0" (PDF) . FAA. 29 de abril de 2016.
- 1 2 Younossi, O; et al. (2002), Military Jet Acquisition: Technology Basics and Cost-Estimating Methodology , RAND Corporation , pp. 29– 30, ISBN 0-8330-3282-8.
- ↑ Croft, John (21 de octubre de 2010), "NBAA: El anuncio de GE TechX genera mucha expectación" , Flightglobal.com.
- ↑ "Los acabados metálicos vuelven a estar de moda gracias a los avances en la fabricación" , Aviation Week , 5 de junio de 2013, archivado del original el 27 de abril de 2015 , consultado el 23 de febrero de 2022..
- 1 2 "Medición e inspección de blisk utilizando GOM, ATOS 5 para perfiles aerodinámicos y escáneres 3D" . Archivado del original el 29/10/2020.
- ↑ "Descripción general de un proceso de mecanizado adaptativo" . Archivado del original el 25 de julio de 2016.
- ↑ "Proceso de reparación del sistema Blisk de Rolls-Royce" . Archivado del original el 11 de enero de 2021.
Enlaces externos
- LiftFan blisk , Rolls-Royce, marzo de 2003.
- Datos sobre Rolls-Royce, archivados del original el 19 de octubre de 2006..
- Medios de comunicación , Rolls-Royce, archivado del original el 21 de septiembre de 2006..
- Tecnología de turbinas de gas
- Tecnología de motores
