Revista de Ingeniería Aeronáutica y Aeroespacial
Acceso abierto

abstracto

Detección de fallas en una cámara de combustión anular con métodos experimentales y numéricos

Hennecke C,Von der Haar H*,Dinkelacker F

La inspección de motores de aeronaves es un proceso complejo y lento, que generalmente requiere el desmontaje del motor o extensos exámenes baroscópicos. Por lo tanto, se va a desarrollar un método para evaluar el estado del motor a reacción antes del desmontaje mediante el análisis del estado y la estructura del chorro de escape. Esto podría hacerse, por ejemplo, con un análisis de la densidad, la temperatura, la velocidad o la distribución de la concentración en una sección transversal a través del chorro de escape. Se supone que las fallas dentro del motor influyen en el chorro de escape de manera medible y por medio de simulaciones numéricas es posible evaluar el flujo y el proceso de combustión que comienza en los motores’ interior a través del chorro de gases de escape. Un estudio genérico en una cámara de combustión anular a escala piloto es la base para mostrar la viabilidad de este enfoque. La cámara de combustión consta de ocho quemadores rotatorios premezclados. Uno de los quemadores tiene la opción de funcionar independientemente de los demás en varios puntos de funcionamiento definidos. Esto simula un estado de falla de un quemador que permite una investigación de la correlación entre los estados de falla definidos y el patrón resultante en el chorro de escape. Se aplican técnicas detalladas para evaluar la aproximación y los límites de detección. En primer lugar, se realizaron extensas simulaciones numéricas de posibles estados de falla para comparar con las mediciones. En segundo lugar, se utilizó la técnica de velocimetría de imagen de partículas (PIV) para medir el campo de velocidad en el plano de medición aguas abajo de la cámara de combustión. Las reducciones locales de la potencia térmica reducen la aceleración de los gases de escape e influyen en el campo de velocidad. En tercer lugar, las concentraciones de especies se midieron con una sonda móvil, evaluadas mediante espectroscopia infrarroja transformada de Fourier (FTIR). La información sobre la concentración de especies puede indicar fallas en la cámara de combustión, como una relación aire-combustible mal sintonizada localmente, defectos graves en las paletas de turbulencia o fugas de aceite.