Un estudio analítico de los elementos de la tecnología de certificación de aeronavegabilidad basado en el desarrollo de la conversión de motores diésel para vehículos a aviación
Autores: Lim, Junwoo; Lee, Seangwock; Chung, Jaeyeop; Kim, Youngwan; Park, Giyoung
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un estudio analítico de los elementos de la tecnología de certificación de aeronavegabilidad basado en el desarrollo de la conversión de motores diésel para vehículos a aviación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Motores de pistón de aeronaves
Motores de turbina
Potencia específica
Motores diésel
Relación potencia-peso
Tecnología diésel automotriz
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Los motores de pistón de aeronaves han estado en operación durante los últimos 100 años, lo que es un testimonio de sus altos niveles de fiabilidad y estabilidad. En comparación con los motores de turbina, los motores de pistón están en desventaja cuando se trata de vuelo a alta velocidad. Sin embargo, se utilizan ampliamente principalmente en aeronaves pequeñas gracias a su alta potencia específica o relación potencia-peso. Teniendo en cuenta que los sistemas de propulsión representan aproximadamente el 40% del precio de la aeronave, la ligereza y el alto rendimiento son atributos clave de las aeronaves para lograr una mayor resistencia. Con las ventajas que ofrecen los motores diésel, como la economía de combustible, menos mantenimiento y una larga vida útil, se han realizado muchos intentos de montar motores diésel automotrices en la movilidad aérea urbana y en aeronaves ligeras. Reconociendo la tecnología avanzada de motores diésel automotrices, donde la relación potencia-peso del motor diésel es de aproximadamente 1 PS/kg, analizamos un caso en el que un motor de automóvil fue convertido para su uso en una aeronave. Nos centramos en el Mercedes-Benz OM640 y el Austro AE300 y desarmamos los dos motores para un análisis comparativo. Luego clasificamos los componentes del motor modificados para uso aeronáutico mediante (1) la definición de las principales partes del motor como fijas y de alteración; (2) la identificación de las partes de alteración relacionadas con la aeronavegabilidad; y (3) la categorización de los propósitos de conversión en clases A, B y C. Los componentes de la clase A se clasificaron aún más en subgrupos de acuerdo con las especificaciones de certificación de aeronavegabilidad establecidas por la Agencia Europea de Seguridad Aérea. Esto ayudó a determinar los estándares de aeronavegabilidad correspondientes para cada subgrupo. Una inspección del sistema de suministro de aceite reveló la necesidad de aplicar cableado de seguridad para algunos componentes para prevenir posibles fugas de aceite, que pueden ser causadas por la diferencia de presión con el aumento de la altitud. Además, dado que se requiere que los fabricantes de sensores presenten directrices para la redundancia de sensores a través de numerosos diseños y pruebas y aseguren la tolerancia a fallos únicos, establecimos criterios para seleccionar y aplicar sensores y separar los sensores que deben ser redundantes de aquellos que no están sujetos a redundancia de sensores.
Descripción
Los motores de pistón de aeronaves han estado en operación durante los últimos 100 años, lo que es un testimonio de sus altos niveles de fiabilidad y estabilidad. En comparación con los motores de turbina, los motores de pistón están en desventaja cuando se trata de vuelo a alta velocidad. Sin embargo, se utilizan ampliamente principalmente en aeronaves pequeñas gracias a su alta potencia específica o relación potencia-peso. Teniendo en cuenta que los sistemas de propulsión representan aproximadamente el 40% del precio de la aeronave, la ligereza y el alto rendimiento son atributos clave de las aeronaves para lograr una mayor resistencia. Con las ventajas que ofrecen los motores diésel, como la economía de combustible, menos mantenimiento y una larga vida útil, se han realizado muchos intentos de montar motores diésel automotrices en la movilidad aérea urbana y en aeronaves ligeras. Reconociendo la tecnología avanzada de motores diésel automotrices, donde la relación potencia-peso del motor diésel es de aproximadamente 1 PS/kg, analizamos un caso en el que un motor de automóvil fue convertido para su uso en una aeronave. Nos centramos en el Mercedes-Benz OM640 y el Austro AE300 y desarmamos los dos motores para un análisis comparativo. Luego clasificamos los componentes del motor modificados para uso aeronáutico mediante (1) la definición de las principales partes del motor como fijas y de alteración; (2) la identificación de las partes de alteración relacionadas con la aeronavegabilidad; y (3) la categorización de los propósitos de conversión en clases A, B y C. Los componentes de la clase A se clasificaron aún más en subgrupos de acuerdo con las especificaciones de certificación de aeronavegabilidad establecidas por la Agencia Europea de Seguridad Aérea. Esto ayudó a determinar los estándares de aeronavegabilidad correspondientes para cada subgrupo. Una inspección del sistema de suministro de aceite reveló la necesidad de aplicar cableado de seguridad para algunos componentes para prevenir posibles fugas de aceite, que pueden ser causadas por la diferencia de presión con el aumento de la altitud. Además, dado que se requiere que los fabricantes de sensores presenten directrices para la redundancia de sensores a través de numerosos diseños y pruebas y aseguren la tolerancia a fallos únicos, establecimos criterios para seleccionar y aplicar sensores y separar los sensores que deben ser redundantes de aquellos que no están sujetos a redundancia de sensores.