Materiales y tecnologías avanzadas para las palas de compresores de pequeños motores turbofan
Autores: Pavlenko, Dmytro; Dvirnyk, Yaroslav; Przysowa, Radoslaw
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Materiales y tecnologías avanzadas para las palas de compresores de pequeños motores turbofan
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Costos de fabricación
Rendimiento operativo
Sistema de propulsión
Vehículos aéreos no tripulados
Materiales alternativos
Palas de compresor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Los costos de fabricación, junto con el rendimiento operativo, son uno de los principales factores que determinan la selección del sistema de propulsión para vehículos aéreos no tripulados (VANT), especialmente para objetivos aéreos y misiles de crucero. En este documento, se analizan los requisitos de diseño y los parámetros de operación de pequeños motores turbofan para VANT de un solo uso y reutilizables, con el fin de introducir materiales y tecnologías alternativas para la fabricación de sus palas de compresor, como el titanio sinterizado, una nueva generación de aleaciones de aluminio y aluminuros de titanio. Para evaluar la influencia de la deformación plástica severa (DPS) en la eficiencia de endurecimiento de los materiales propuestos, se estudiaron las aleaciones con estructura de grano grueso y submicrocristalina. Se tuvieron en cuenta los cambios en las propiedades físicas y mecánicas de los materiales. Se realizó un análisis termodinámico del compresor en un sistema de análisis de elementos finitos (ANSYS) para determinar el impacto de la presión y temperatura del gas en las superficies aerodinámicas de las palas del compresor de todas las etapas. Basado en el análisis térmico y estructural, se obtuvieron los mapas de tensión y temperatura en las palas y álabes del compresor, teniendo en cuenta las propiedades físicas y mecánicas de los materiales avanzados y las tecnologías de su procesamiento. Los factores de seguridad de los componentes se establecieron en función de la evaluación de sus características de resistencia a la tensión. Gracias a los nomogramas, se confirmó la posibilidad de utilizar los nuevos materiales en cinco etapas del compresor, teniendo en cuenta la temperatura de operación permisible y el factor de seguridad. Los materiales alternativos propuestos para las palas y álabes del compresor cumplen con los requisitos de diseño del turbofan a menores costos de fabricación.
Descripción
Los costos de fabricación, junto con el rendimiento operativo, son uno de los principales factores que determinan la selección del sistema de propulsión para vehículos aéreos no tripulados (VANT), especialmente para objetivos aéreos y misiles de crucero. En este documento, se analizan los requisitos de diseño y los parámetros de operación de pequeños motores turbofan para VANT de un solo uso y reutilizables, con el fin de introducir materiales y tecnologías alternativas para la fabricación de sus palas de compresor, como el titanio sinterizado, una nueva generación de aleaciones de aluminio y aluminuros de titanio. Para evaluar la influencia de la deformación plástica severa (DPS) en la eficiencia de endurecimiento de los materiales propuestos, se estudiaron las aleaciones con estructura de grano grueso y submicrocristalina. Se tuvieron en cuenta los cambios en las propiedades físicas y mecánicas de los materiales. Se realizó un análisis termodinámico del compresor en un sistema de análisis de elementos finitos (ANSYS) para determinar el impacto de la presión y temperatura del gas en las superficies aerodinámicas de las palas del compresor de todas las etapas. Basado en el análisis térmico y estructural, se obtuvieron los mapas de tensión y temperatura en las palas y álabes del compresor, teniendo en cuenta las propiedades físicas y mecánicas de los materiales avanzados y las tecnologías de su procesamiento. Los factores de seguridad de los componentes se establecieron en función de la evaluación de sus características de resistencia a la tensión. Gracias a los nomogramas, se confirmó la posibilidad de utilizar los nuevos materiales en cinco etapas del compresor, teniendo en cuenta la temperatura de operación permisible y el factor de seguridad. Los materiales alternativos propuestos para las palas y álabes del compresor cumplen con los requisitos de diseño del turbofan a menores costos de fabricación.