Airbus probará CFM abierto

Jan 11, 2024

La arquitectura de ventilador abierto es un componente clave del programa de desarrollo de tecnología "Innovación revolucionaria para motores sostenibles" (RISE) del fabricante de motores aeronáuticos CFM International (publicación anterior), cuyo objetivo es demostrar y madurar una gama de nuevas tecnologías para futuros motores que podrían entrar en servicio. a mediados de la década de 2030.

La tecnología de ventilador abierto también será el foco de una importante campaña de demostración de vuelo de Airbus que se realizará en colaboración con CFM en la segunda mitad de esta década. El programa de demostración conjunta utilizará activos de prueba de vuelo compartidos. Provisionalmente, el plan es que CFM realice pruebas en tierra del motor, junto con la validación de la prueba de vuelo en el centro de operaciones de prueba de vuelo de GE Aviation en Victorville, California.

Se realizará una segunda fase de pruebas de vuelo desde las instalaciones de pruebas de vuelo de Airbus en Toulouse, Francia, en la segunda mitad de la década. Para estas pruebas, el motor de ventilador abierto se montará bajo el ala de un avión de prueba A380 especialmente configurado e instrumentado.

Los objetivos conjuntos de Airbus y CFM para la demostración conjunta en abanico abierto en el A380 son extensos. Los objetivos de alto nivel incluyen: evaluación de la eficiencia y el rendimiento de propulsión de abanico abierto en una aeronave; aceleración y madurez de tecnologías a través de pruebas en tierra; evaluación de la integración de aeronaves/motores y aerodinámica (empuje, arrastre, cargas); y evaluación de niveles de ruido interno y externo.

Las capacidades de predicción son clave para encontrar el diseño correcto que cumpla con los objetivos de eficiencia de combustible y acústicos (para las comunidades alrededor de los aeropuertos y también para los pasajeros dentro de la cabina). Debido a que el motor de CFM y el ala estarán muy acoplados, estas capacidades deben desarrollarse en estrecha colaboración.

Además, Airbus y CFM colaborarán para comprender el uso de las capacidades híbridas eléctricas y garantizar la compatibilidad con el 100 % de combustible de aviación sostenible (SAF).

Preparación del hardware para pruebas de vuelo. Sin embargo, antes de que se pueda investigar cualquiera de los objetivos anteriores, entre ahora y el primer vuelo de demostración en la segunda mitad de la década, se planea una fase intensiva de trabajo preparatorio de Ingeniería.

Primero necesitaremos determinar las limitaciones de la física de vuelo, el diseño y las evaluaciones para la instalación del motor de demostración de prueba de vuelo (FTD). Estos incluirán: la definición de las 'líneas aerodinámicas' del pilón (es decir, la aerodinámica y las geometrías físicas), la evaluación de las cargas, las cualidades de manejo y el rendimiento, y la preparación de modelos para respaldar el análisis de las pruebas de vuelo.

Además, el pilón con los soportes del motor y el accesorio se diseñarán conjuntamente para minimizar la transmisión de peso y vibraciones a la cabina, así como la integración del sistema del motor. También se estudiará la estructura del fuselaje afectada por el impacto del sistema de propulsión.

También será necesario modificar varios sistemas de aeronaves y realizar pruebas preparatorias para garantizar que el comportamiento de la aeronave de prueba de vuelo A380 con un motor de ventilador abierto instalado pueda entenderse bien para la autorización de vuelo y la validez de los datos.

Las áreas específicas de enfoque incluirán: administración de energía (incluida la compatibilidad de ventilador abierto con arquitecturas de aeronaves híbridas eléctricas); integración de los sistemas de control del motor; optimización de los controles de vuelo; distribución de combustible; análisis de vibraciones e instalación de instrumentación.

Una vez que se completen todas estas actividades, podremos pasar a la siguiente fase, que es la fabricación física y el ensamblaje de las modificaciones a la aeronave, incluido el nuevo pilón personalizado. A esto le seguirán pruebas específicas en los componentes del motor para respaldar el expediente necesario para la autorización de vuelo final del paquete completo.

Dentro de la aeronave, se instalarán estaciones de trabajo para dar cabida a ingenieros y técnicos dedicados a las pruebas de vuelo, que supervisarán y medirán el rendimiento en vuelo de los diversos sensores del sistema de misión instalados. Con este fin, la aeronave estará fuertemente equipada con cientos de sensores, incluidos micrófonos, acelerómetros, sensores de presión estática y cámaras.

Fondo de abanico abierto. A mediados de la década de 1980, GE desarrolló y probó en vuelo el motor de demostración GE36 "Unducted Fan" (UDF). El GE36 UDF se basó en un ventilador delantero impulsado por una turbina dedicada, mientras que el ventilador trasero fue impulsado por otra turbina que giraba en la dirección opuesta.

El demostrador GE36 UDF en el banco de pruebas en tierra en 1985.

Avance rápido hasta 2017, cuando, como parte de una iniciativa europea Clean Sky, Safran había desarrollado un concepto revitalizado de "Rotor abierto de rotación contraria" (CROR) y posteriormente lo probó en tierra. CROR y GE36 eran configuraciones de empujador (aspas en la parte trasera) que presentaban dos juegos de aspas de ventilador que giraban en direcciones opuestas.

Safran CR.

Sobre la base de la investigación de CROR, el demostrador de abanico abierto de CFM incluye muchas mejoras y simplificaciones. Esta es una configuración de extractor (cuchillas en la parte delantera) en la que el conjunto trasero de cuchillas no gira.

Estas palas traseras son efectivamente un conjunto de 'estatores' de paso variable que pueden manipular eficientemente el flujo de aire de empuje generado por el conjunto frontal giratorio, mientras reducen aún más la complejidad mecánica, el peso y el ruido. Con este cambio, el motor puede dirigir el flujo de aire para volar a velocidades consistentes con las arquitecturas de motor de turboventilador convencionales y brindar una experiencia de cabina mejorada para los pasajeros.

Publicado el 22 de julio de 2022 en Aviación y aeroespacial, Motores, Antecedentes del mercado | Enlace permanente | Comentarios (1)