Aerospace Engines (Aircraft Engines and Rockets - Motores de Aviación y Cohetes)

lunes, 31 de julio de 2017

DCXCIX - Fabricación de piezas de Motor con impresoras 3D

-Practicamente, todas las marcas importantes ya están investigando y trabajando con impresoras 3D. Dentro de poco las maquinas herramientas de corte aunque sean guiadas por computadora o control numérico no serán útiles. Por descontado que las fundiciones tampoco.

-Las clásicas naves de las fábricas de motores llenas de tornos, fresadoras, limadoras, rectificadoras, etc. serán anécdota. Quizá quede alguna máquina para alguna función definida. O de control Numérico y Computadora.

"Mecanización dirigida por computadora"

-En el mecanizado de piezas complicadas hechas con maquinas de control por Computadora pueden intervenir muchas posiciones tanto de la plataforma como con el cabezal de herramientas de corte. Un trabajo que es digno de observar. Pero que empieza a quedar desfasado.

"Fan con borde de ataque de titanio y palas de fibra de carbono"

-Las impresoras 3D "domésticas" trabajan aportando cordón termoplástico, pero las industriales ya lo hacer con metales y otros materiales compuestos (fibra de carbono, titanio, etc). O combinaciones de ambos materiales.

"Impresora con metal, en acción"

-La capacidad de construir piezas complicadas de una sola vez, incluyendo pasajes interiores, eliminando tapones o tapas necesarias para la mecanización interior y su tornillería de sujeción de partes, están dando primacía a éstas impresoras de capacidades que por ahora solo están en sus inicios solamente.

"Toberas regenerativas hechas con Stainless Steel 316L"

"Intercambiador de calor para el combustible/aceite de los nuevos turbohélices de la GE"

-Las más importantes marcas como la General Electric, la Safran, Blue Origin, Aerojet-Rocketdyne, etc., ya están en ello. Empresas menores y Universidades como la de California San Diego, la Transilvania de Brasov, la Monash University y la mayoría de las más importantes, también.

"Motor Aerojet-Rocketdyne AR-1"

"El motor Bezos BE-4 de Blue Origin"

"El Vulcan I de la Universidad de California-San Diego. SEDS/NASA)

-Es curioso el trabajo demostrativo que han hecho un grupo de alumnos de la Universidad de Transilvania, en Brasov. Es un motor de 2T construido con impresora 3D, para fines aereos.

"Monocilindrico de 2/ de Brasov, UT. Fabricado con impresora 3D" (está funcionando)

-Y otro trabajo curioso es el hecho con impresora 3D pero con termoplástico, en Harcoreta un Grupo RC de Madrid, un diseño en miniatura del motor de la General Electric, el GEnx-1B del avión de linea Boeing B-787. Con base de planos China 3D.

"Modelo del motor GEnx-1B, de Harcoreta"

-A partir de estos tiempos vamos a ver grandes cambios en el estudio, diseño y fabricación de los motores de aviación y aeroespaciales.

"Maquina de fabricación de piezas metalicas en 3D (nov-2017)"

-Como la nueva maquina de fabricación en 3D de piezas metálicas anunciada a principios de nov.-2017. Comparar la limpieza del área con la primera foto de éste capitulo. Cada dia y cada hora hay nuevas maquinas e iniciativas que aparecen en progresión geométrica.

-Y el 2022 aparece en la prensa un material construido por este sistema aditivo, ya con gran complicación. Casi de imposible comprensión y totalmente imposible de construir por otros medios sinó es como el clásico de múltiples piezas.

ReF.: (DCXCIX) RMV / GE / Safran / etc.

RECOMENDADO: Se puede leer todo el libro "Los Motores Aeroespaciales, A-Z" en FREE, "clickando" la llamada que hay en cada página de este Blog, en la columna de la izquierda y en el apartado "Páginas":

"Los Motores Aeroespaciales, A-Z" 2012-13, V8- Partes 1 a la 15. VISITAR en FREE (ver también el capitulo CDV)

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martes, 27 de junio de 2017

DCXCVIII - La Sobrepotencia en los motores a pistón (Parte 4 de 4)

++++ El ADI +++++

-En los despegues y en las demandas de potencia se usan mezclas ricas que ademas enfrían el motor, pudiendo añadir algo más de combustible. Con la inyección de agua se enfría más la mezcla aire-combustible aumentando su densidad y también se suma la vaporización y expansión de la misma agua. Operativamente era una mezcla de agua y alcohol, no sólo agua.

"Avion Corsair de combate"

-Esta mezcla se inyectaba en la toma del sobrealimentador y actuaba como antidetonante, enfriando la carga de mezcla y capacitando el aumento de mayores presiones de admisión (MAP).

"Avion de aerolinea civil, Constellation"

-El más común en la WWII, en aviones militares y luego en la aviación civil de transporte fué la llamada "inyección de agua" o ADI (Anti-Detonant-Injection) que en realidad era de Agua y Methanol principalmente en la mayoría de los casos. Este sistema precisaba de un depósito y bomba aparte.

"Pratt and Whitney. El punto 28 es el regulador del agua"

-El ADI (siglas americanas) era conocido tambien como "WEP" o "War Emergency Power" o sea, Potencia de Emergencia de Guerra. El ADI era una mezcla de 50% de agua, 50% de Alcohol Metilico y una medida de aceite inhibidor para proteger las instalaciones.

"BMW-323R2"

-En la Luftwaffe, la inyección de agua podía ser pura (caso de los motores BMW-323R y Junkers Jumo 213A) siempre que las temperaturas exteriores estuviesen sobre 0º centigrados. Los motores debían ser inspeccionados cada 50 Hrs. por corrosiones.

"Jumo 213A"

-También en la Luftwaffe la inyección de Agua-Methanol se conocía como MW/50 y MW/30 nombre derivado de Methanol-Wasser. Había un 50% o un 30% de methanol según la referencia. Se añadía un aceite inhibidor para evitar la corrosión que era el Schutzöl.

"Motor Junkers Jumo 213"

-Cuando se utilizaba el MW/30 se trataba de un producto con 69'5 partes de agua, 0'5 de aceite inhibidor y 30 partes de methanol.

-En la Luftwaffe el aumento de potencia por este medio podía utilizarse durante 10 minutos, dejando 5 minutos de pausa antes de volver a utilizarlo. Las bujias acortaban su vida efectiva.

"Daimler-Benz DB-605A"

-En el Me-109 se podía inyectar ADI en el sobrealimentador del motor Daimler Benz DB-605 AM a un régimen de 140 litros. por hora. El consumo de gasolina subía de 465 litros por hora a 564 litros cuando se usaba el MW/30.

-Otro sistema era la inyección de "Oxido Nitroso" en el mismo punto de inyección del ADI. Era mantenido en forma de líquido en el avión, al estar bajo presión.

-El óxido nitroso era conocido por los alemanes como el "ha-ha" o gas de la risa. El sistema era también conocido como GM-1 en el avión Ju-88 con motores BMW-801.

"BMW-801 en la reserva del MAE"

-El óxido nitroso proporciona oxígeno adicional al motor y también actúa como antidetonante al tiempo que enfría la "carga" de la mezcla, admitiendo más MAP o Presión de Admisión en el colector.

-La inyección de petroleo en la toma de aire, se utilizó en los BMW-801D para aumentar las performances de emergencia. Debían anularse los controles limitadores del supercompresor. de sobrealimentación para permitir más MAP.

"Dragster en plena aceleración" (Internet)

-En los USA se utiliza actualmente el nitrometano para aumentar la potencia de coches en pruebas especiales, como las de los "Dragsters", "Hot Rods", etc. Curiosamente en una pelicula reciente, ganadora ademas de un Oscar, titulada "Mad-Max. Fury Road", se inyecta un producto -soplando con la boca-, justo a la entrada de aire de los supercompresores Roots tal como vemos en el fotograma.

"El actor principal prestándose a soplar el producto al motor"

-Recuerdo que en mis comienzos de aeromodelista de vuelo circular (1952, aprox.), en nuestros motores diesel añadíamos "nitrito de amilo" porque daba "alma" a la combustión del combustible (petróleo o keroseno al 35% mezclado con éter dietílico también el 35%, más aceite de ricino el 30%).

ReF.: (DCXCVIII) RMV / "Los Motores Aeroespaciales, A-Z"

"Los Motores Aeroespaciales, A-Z" 2012-13, V8- Partes 1 a la 15. VISITAR en FREE (ver también el capitulo CDV)

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DCXCVII - La Sobrepotencia en los motores a pistón (Parte 3 de 4)

-Por capítulos anteriores de éste blog en que tratamos los motores gemelos, ha sido una forma bastante habitual de obtener más potencias. No puedo olvidar el caso exagerado de los trabajos efectuados en "L'Arsenal de l'Aeronautique" francés, establecido en Chatillon-sous-Bagneaux. Hizo unos proyectos que si hubiese sido una empresa privada en lugar de una pública no lo hubiera podido resistir.

"Acoplamiento de -practicamente- dos Jumo 213 con transmision Vernisse"

-Conocemos el acoplamiento de dos motores Hispano-Suiza 12Z. Y también el de dos Ars-12H de 2000 CV cada uno.

"Motor Ars-24H"

-Francia utilizó los motores Junkers Jumo 213 requisados a los alemanes tras la WWII (hacia 1946) para construir motores nuevos utilizando los bloques de los cilindros. Uno de estos motores era el 24H de 4000 CV

"Ars 2 x 24H"

-Hubo el montaje en tándem de dos motores 24H mediante una transmisión tipo Vernisse para hélices axiales y contrarotatorias. En total daba 8000 CV ¡con motores de pistón!. Potencia jamas prevista por nadie más en aquella época, de hecho era una SOLUCION DESMESURADA Y DESCOMUNAL para un PROBLEMA INEXISTENTE. Los motores con turbinas cancelaron el proyecto hacia 1950.

"El 24H" (foto Old Machine Press)

-Todas las soluciones mencionadas en las dos Partes anteriores, con aumentos de compresión y sobrealimentación, requerían reforzamiento de los motores y por lo tanto más peso. Hubo otros medios de conseguir algo más de potencia mediante sistemas "no mecánicos", como la Inyección de Agua, que trataremos. Pero menos conocidas fueron también otras soluciones como el TACA, el "Más Cien", etc.

"CASA 352L con motores Elizalde Beta"

"La Elizalde de Barcelona fue nacionalizada como ENMASA"

-El sistema de sobrepotencia TACA era un simple limitador de recorrido de los mandos de gases, que al librar el tope con una pequeña palanquita entregaba hasta 775 CV el mismo motor. (25 CV más al abrirse totalmente la mariposa en el carburador "domado" a 750 CV).

"Detalle de los mandos de motor de la Tia Ju y la pequeña palanquita a la izquierda"

-Otro método de obtener sobrepotencia fué el "Más Cien" y se conseguía más potencia inyectando más combustible a la mezcla mediante otro surtidor suplementario. Por ejemplo, lo llevaba el carburador Mona-Hobson AVT-40.

ReF.: (DCXCVII) RMV / "Los Motores Aeroespaciales, A-Z"

"Los Motores Aeroespaciales, A-Z" 2012-13, V8- Partes 1 a la 15. VISITAR en FREE (ver también el capitulo CDV)

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sábado, 17 de junio de 2017

DCXCVI - La Sobrepotencia en los motores a pistón (Parte 2 de 4)

-Otra solución alternativa a los sobrealimentadores de dos velocidades eran los que llevaban compresores de 1 o 2 escalones. Y además algunos, debido al tamaño y alto giro de los compresores, utilizaban intercambiadores de calor (Intercoolers) para enfriar el aire comprimido y caliente de la salida de la/s etapas y devolverle densidad antes de entrar en los cilindros.

"Rolls-Royce Merlin 61"

-Hay dos conceptos: en un motor militar el sobrealimentador y turbosobrealimentador se usa para obtener mayor potencia y en un avión de "alta performance civil" de Aviación General el turbosobrealimentador se utiliza para MANTENER la potencia con la altura. O sea que a nivel del mar están "domados" y el turbo va entrando en acción progresivamente a medida que el avión asciende pero con practicamente la misma potencia hasta llegar a la "altura crítica" en que empieza a perder potencia como en un motor atmosférico. Unos controles automáticos ayudan al piloto a efectuar los ajustes.

"Lycoming TSIO-541 turbosobrealimentado"

-Aditamentos como los sobrealimentadores o los turbosobrealimentadores son dispositivos de sobrepotencia. Complementados con mejoras como cámaras de combustión hemisféricas, cuatro válvulas por cilindro, sistemas de inyección de combustible, etc.

"Supermarine S-6 para el Trofeo Schneider. Además fué el ganador"

"Rolls-Royce R"

-Hubo momentos en que se obtenían grandes potencias con un motor casi básico con medios extraordinarios. Es el caso de los aviones del Trofeo Scheneider. En el año 1929 la Rolls Royce preparó el motor "R" para el avion Supermarine S-6. Sobrealimentado a limites extremos llegaba la presión de admisión (MAP) hasta 72'3 pulgadas de mercurio. Recordar que la atmósfera standard al nivel del mar es de 29´92 pulgadas de mercurio = 1013 milibares.

"Motor Fiat AS-6, de record"

-Este avión inglés tuvo un formidable rival en el Fiat MC-72 que llevaba un motor doble AS-6, sobrealimentado también, como adivinamos en la ilustración anterior.

-Pero no termina aquí la cosa, si hemos visto que hay un extremo de desarrollo mecánico, el del combustible utilizado no fué menor. El motor "R" de la Rolls-Royce, no consumía gasolina standard mas o menos mejor de la época sinó que era el cocktail siguiente: 78% de benzol, 22% de petroleo rumano y 2'5 cc por Galón Imperial de TEL (Tetraetilo de Plomo).

"MC-72 en el Museo de Vigna di Valle"

-El Motor Fiat AS-6 llegó tarde a la competición, pasados los años 1929-30. Pero lo que aquí nos interesa es que utilizaba el siguiente combustible: 55% de bencina, 22% de benzol, 23% de alcohol etilico y un 1'5 por mil de TEL.

-Retomando la evolución de los motores sobrealimentados "Merlin" de la Rolls-Royce, hay tres grupos militares definidos. El 1º puede ser el de los "Merlin" I, II, XII, 30, 45, 46 y alguno más posiblemente. Tienen un sobrealimentador de 1 escalón y de 1 velocidad.

-En el segundo grupo estarían los motores con un escalón y dos velocidades, como los "Merlin" de las series X y XX.

-En el 3er grupo y mayor, son los "Merlin" de 2 escalones, 2 velocidades e "intercooler" y aqui estarían los de las series 61, 64, 66, 69, 70, 76, 85, 100, 130, 140...,.

-Las series de "Merlin" 500 y 600 se consideran civiles. Cuando se deseó obtener más potencia, habiendo llegado los "Merlin" al limite de su desarrollo, se hicieron los "Griffon" motores de nueva planta.

-Todas las marcas importantes tuvieron un proceso parecido, cada modelo se planteaba con posibilidades de desarrollo pero llegado al limite se decidia por otro concepto con nuevo nombre. Esto, hasta la llegada de las turbinas.

-En los siguientes capitulos sobre las Sobrepotencias se desarrollaran otras vertientes del tema. Sigue en las Partes 2 y 3.

ReF.: (DCXCVI) RMV / "Los Motores Aeroespaciales, A-Z"

"Los Motores Aeroespaciales, A-Z" 2012-13, V8- Partes 1 a la 15. VISITAR en FREE (ver también el capitulo CDV)

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