Un blisk ( acrónimo de disco con palas ) es un componente de turbomáquina que comprende tanto el disco del rotor como las palas. Consiste en una sola pieza, en lugar de un conjunto de disco y cuchillas individuales extraíbles. Los blisks pueden fabricarse con aditivos, fundirse integralmente, maquinarse a partir de una pieza sólida de material o fabricarse soldando cuchillas individuales a un disco de rotor. El término se utiliza principalmente en el diseño de motores aeroespaciales . Los blisks también se conocen como rotores de palas integrales ( IBR ).
Historia
La fabricación de Blisk se ha utilizado desde mediados de la década de 1980. Fue utilizado por primera vez por Sermatech-Lehr (ahora conocido como GKN Aerospace [1] ) en 1985 para los compresores del motor de helicóptero T700 . Desde entonces, su uso ha seguido aumentando en aplicaciones importantes tanto para compresores como para rotores de aspas de ventilador. Los ejemplos incluyen el motor de cohete Rocketdyne RS-68 y el turbofan General Electric F110 .
La variante F-35B del Joint Strike Fighter usa blisks para lograr un despegue corto y un aterrizaje vertical . [2]
El fabricante de motores CFM International está utilizando tecnología blisk en la sección de compresores de su programa de motor de demostración Leap-X , que ha completado las pruebas de plataforma a gran escala. [3] Los motores PowerJet SaM146 utilizados en los Sukhoi Superjet 100 también están equipados con blisks. [4]
General Electric 's TechX motores también utilizarán blisk. [5] El GEnx ya usa blisks en algunas etapas.
El fabricante de motores EDAC Technologies, ahora Hanwha Aerospace USA, es el proveedor global número uno de fabricación de blisk e IBR en el mundo.
Ventajas
En lugar de hacer discos de compresor desnudos y unir las palas más tarde, los blisks son elementos únicos que combinan los dos. Esto elimina la necesidad de sujetar las palas al disco (mediante tornillos, pernos, etc.), disminuyendo así el número de componentes en el compresor, mientras que al mismo tiempo disminuye la resistencia y aumenta la eficiencia de la compresión de aire en el motor. La eliminación del accesorio de cola de milano que se encuentra en las palas de las turbinas tradicionales elimina una fuente de iniciación de grietas y posterior propagación. [6]
Son posibles mejoras de eficiencia de hasta un 8%. [7]
Desventajas
Cualquier daño a las palas del rotor de palas integrales más allá de las abolladuras menores requiere la remoción completa del motor para que el rotor pueda ser reemplazado o, si es posible, las palas de reemplazo soldadas. El mantenimiento de esta naturaleza no se puede realizar en la línea de vuelo y, a menudo, debe realizarse en una instalación especializada. Las palas de los rotores con palas integrales deben someterse a rigurosas pruebas de vibración armónica , así como a un equilibrio dinámico a un estándar extremadamente alto, ya que la amortiguación natural de la conexión de cola de milano de una pala de turbina típica ya no está presente. [6]
Proceso
General
Los blisks se pueden producir con varios procesos de fabricación diferentes, incluido el fresado CNC , la fundición de inversión , el mecanizado electroquímico , la impresión 3D o la soldadura . Se están llevando a cabo investigaciones para producirlos utilizando soldadura por fricción de formas de piezas "casi netas" que luego se mecanizan hasta la forma final de blisk. [8]
Medida e inspección
La medición e inspección de blisks es fundamental para garantizar el rendimiento del motor que se lleva a cabo al final de los procesos de fabricación. Tradicionalmente, esto se ha logrado utilizando dispositivos táctiles, como CMM , pero a medida que aumentan las geometrías y los requisitos, la tendencia en las fábricas modernas es realizar escaneos 3D utilizando sistemas como ATOS ScanBox. [9] Esto tiene las ventajas de la velocidad de medición en comparación con los dispositivos táctiles, al tiempo que se recopilan datos en 3D para relacionarlos con las características del diseño. Utilizando datos 3D, las piezas se pueden catalogar de esta forma, a menudo denominada gemelo digital , lo que permite supervisar el producto a lo largo de su ciclo de vida.
Reparación de blisk mediante mecanizado adaptativo
Los blisks impulsados por el motor plantean su propio conjunto de requisitos únicos. Después de que las piezas han estado en el motor, se notan daños y desgaste. Siempre que esto esté dentro de los umbrales establecidos por la autoridad de diseño, es posible que los blisks puedan repararse.
La reparación de componentes blisk es compleja y primero requiere una representación 3D precisa del componente. La forma más rápida de hacerlo es escaneando el producto en 3D. [9] Después de escanear la pieza, se puede pasar un archivo STL 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. [10]
Normalmente, los procesos implican retirar parte o la totalidad de una (s) hoja (s), seguido de una soldadura de regreso al tamaño aproximado antes de terminar con el mecanizado final de nuevo a la forma del perfil aerodinámico. [11]
Referencias
- ^ GKN aeroespacial.
- ^ Zolfagharifard, Ellie (28 de marzo de 2011), "Sistema de elevación de Rolls-Royce para el Joint Strike Fighter" , The Engineer.
- ^ "Optioning the Future", Semana de la aviación y tecnología espacial , 170 (10), pág. 37, 9 de marzo de 2009.
- ^ Burchell, Bill (2 de noviembre de 2010), "Powering Up Next-Gen Engine MRO" , Semana de la aviación.
- ^ Croft, John (19 de mayo de 2010), "El motor GE TechX se establece para liderar la nueva generación de turbofan GE" , Flightglobal.
- ^ a b Younossi, O; et al. (2002), Adquisición de aviones militares: conceptos básicos de tecnología y metodología de estimación de costos , RAND Corporation , págs. 29-30, ISBN 0-8330-3282-8.
- ^ Croft, John (21 de octubre de 2010), "NBAA: GE TechX fan blisk is all the buzz" , Flightglobal.com.
- ^ "Los metálicos regresan con los avances en la fabricación" , Semana de la aviación , 5 de junio de 2013.
- ^ a b "Blisk Measurement & Inspection using GOM, ATOS 5 for Airfoil, 3D Scanners" .
- ^ "Resumen de un proceso de mecanizado adaptativo" .
- ^ "Proceso de reparación de Rolls-Royce Blisk" .
enlaces externos
- LiftFan blisk , Rolls-Royce, marzo de 2003[ enlace muerto permanente ] .
- Hechos , Rolls-Royce, archivado desde el original el 19 de octubre de 2006.
- Media , Rolls-Royce, archivado desde el original el 21 de septiembre de 2006.