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Un motor a reacción más eficiente se fabrica con piezas más ligeras, algunas impresas en 3D
Una nueva generación de motores que está desarrollando el mayor fabricante de motores a reacción del mundo, CFM (una asociación entre DAR y Snecma de Francia), permitirá que los aviones utilicen aproximadamente un 15 por ciento menos de combustible, suficiente para ahorrar alrededor de $ 1 millón por año por avión y reducir significativamente las emisiones de carbono.
Gran admirador: CFM prueba las aspas del ventilador de material compuesto para el nuevo motor LEAP. Están montados en uno de los motores más antiguos de la empresa.
El primero de estos nuevos motores, llamado LEAP, contará con una tecnología que nunca antes se había utilizado en motores a reacción de producción a gran escala: materiales compuestos cerámicos que pesan mucho menos que las aleaciones metálicas que reemplazarán y pueden soportar temperaturas mucho más altas. . El motor también utilizará piezas producidas mediante impresión 3D, un nuevo tipo de fabricación que puede producir formas complejas que serían difíciles o imposibles de realizar con técnicas de fabricación convencionales (consulte 10 Tecnologías innovadoras 2013: Fabricación aditiva). Estas tecnologías podrían eventualmente usarse para fabricar más partes del motor, lo que conduciría a mayores avances en la eficiencia, dice Gareth Richards, gerente del programa LEAP de GE Aviation.
Aunque la construcción del primer motor comenzó hace menos de dos semanas, la empresa ya tiene pedidos por 4.500. Se utilizarán en el Airbus A320neo, el Boeing 737 Max y un nuevo avión de China, el Comac C919. Además de ahorrar dinero, el motor ayudará a los fabricantes a cumplir con los requisitos actuales y previstos. regulaciones diseñado para reducir las emisiones de dióxido de carbono y contaminantes como los óxidos de nitrógeno (NOx) que forman smog.
Una de las innovaciones clave es el uso de compuestos de matriz cerámica desarrollados por GE. Las cerámicas pueden soportar altas temperaturas, pero normalmente son demasiado frágiles para su uso en motores. Los investigadores de GE desarrollaron una forma de reforzarlos con fibras de carburo de silicio, lo que los hace tan resistentes como el metal.
La cerámica reducirá la cantidad de energía utilizada para enfriar las piezas del motor. Los motores actuales funcionan a temperaturas que en realidad son más altas que el punto de fusión de las aleaciones de níquel metálico utilizadas en su interior; para evitar que se derritan, el motor desvía el aire de un compresor dentro del motor a través de pequeños orificios en las piezas, creando una capa protectora de enfriamiento. El compuesto cerámico no requiere este enfriamiento, por lo que el aire puede usarse para generar empuje.
En el motor LEAP, los compuestos de matriz cerámica reemplazarán solo algunas de las piezas de aleación de níquel. Pero en el futuro, podrían usarse para más partes del motor, reduciendo aún más las pérdidas por enfriamiento. Este cambio también podría permitir que los motores funcionen a temperaturas más altas, lo que haría posible obtener más empuje de una determinada cantidad de combustible. Además, los compuestos podrían hacer que los motores sean más livianos: las piezas fabricadas con estos materiales pesan un tercio de lo que pesan las piezas de aleación de níquel equivalentes.
El motor también contará con piezas impresas en 3D que pueden mejorar la eficiencia del motor y reducir las emisiones. El sistema es más sofisticado y poderoso que las impresoras 3D de escritorio que han llamado la atención recientemente. En lugar de depositar materiales, utiliza un láser para convertir el polvo metálico en formas sólidas, capa por capa. El método simplifica la fabricación de boquillas de combustible con formas precisas que ayudan al motor a funcionar a altas temperaturas sin producir óxidos de nitrógeno (consulte Fabricación aditiva y GE y EADS para imprimir piezas para aviones).
Otro fabricante de motores, Pratt y Whitney , está desarrollando su propio motor avanzado que puede reducir el consumo de combustible en aproximadamente un 15 por ciento; Los compradores del Airbus A320neo pueden elegir entre el motor Pratt & Whitney o el CFM. Pero Pratt & Whitney adopta un enfoque muy diferente para mejorar la eficiencia. En lugar de utilizar compuestos, está introduciendo engranajes que ayudan a que diferentes partes del motor se muevan a velocidades óptimas (consulte El motor a reacción más eficiente se pone en marcha y el ala híbrida usa la mitad del combustible de un avión estándar).