Investigación de los procesos que originan las rajaduras en las cámaras de combustión del motor AI-20D serie 5 y desarrollo del proceso tecnológico para la aplicación de un recubrimiento de barrera térmica a las cámaras de combustión del motor AI-20D serie 5

Abstract

La Seguridad de los vuelos depende de la confiabilidad y durabilidad de los elementos constructivos de la aeronave, de las partes y conjuntos del motor, de sus accesorios y sistemas durante el proceso de explotación, entiéndase por explotación a la operación» el mantenimiento, almacenamiento y transporte del material aeronáutico. E1 tiempo de vida útil de los motores depende de la durabilidad y confiabilidad de sus componentes, accesorios y sistemas. Un componente fundamental da los motores de turbina de gas y turbohélice es la cámara de combustión, su operatividad y durabilidad determina en gran medida la confiabilidad del motor y en consecuencia la segundad da los vuelos, por lo que se le confiere desde el diseño una serie de propiedades y exigencias técnicas muy rígidas tales como alta resistencia al desgaste, alta resistencia térmica y alta resistencia al fuego, a la corrosión, etc. Una propiedad que limita el funcionamiento de la cámara de combustión es la resistencia térmica, la qua a su vez determina las propiedades físico-mecánicas del material. Durante el proceso de explotación en el Perú de los motores AI-20D serie 5 que equipan los aviones AN-32, se observa con mucha frecuencia rajaduras prematuras en luí cámaras de combustión, convirtiéndose en el principal defecto qua aquejan a dichas cámaras, otros tipos de defectos la afectan en menor grado y no son determinantes para la inoperatividad del motor. Tales rajaduras se presentan antes de que el motor alcance su tiempo entre reparaciones T.B.O. (Time Batwaen Overhaul), establecido en 3000 horas. La estadística de fallas muestra que ésta defecto se inicia con mayor frecuencia entre las 1000 y 1500 horas de operación, detectadas durante las inspecciones boroscópicas, empiezan con pequeñas fisuras que luego van desarrollándose hasta alcanzar valores no permisibles, dichas rajaduras presentan distintas características; ubicación arbitraría, diferentes dimensiones y diferentes velocidades de crecimiento. En la mayoría de los casos los motores son retirados de la explotación en forma prematura entre las 2000 y 2500 horas de operación, en algunos casos con desprendimiento del material; éste desprendimiento puede ocasionar severos daños sobre los elementos de la turbina, tales como guiñaduras, abolladuras y deformaciones incluyendo la rotura, haciendo que se incrementen los costos de reparación Del total del parque de motores AI-20D serie 5 utilizados por la Fuerza Aérea del Perú desde la adquisición de la aeronave, un 35 % de ellos fueron retirados de la explotación en forma prematura por presentar rajaduras fuera de límites en las cámaras de combustión y un 20 % de ellos presentan actualmente rajaduras permisibles en proceso de crecimiento. Cabe indicar que las cámaras de combustión de los motores AI-20D serie 5 que operan en Rusia y en la India que han alcanzado las 3000 horas no presentan este tipo de defecto. En la fabricación de las cámaras de combustión se utiliza una gran variedad de materiales y recubrimientos especiales de distintas composiciones y propiedades, büi embargo, Los problemas para descubrir nuevos materiales con mejores propiedades térmicas, así como los problemas en la investigación de nuevos materiales metálicos y compuestos para ser utilizados como recubrimientos de barrera térmica en dichas cámaras durante el overhaul del motor, del todo no han sido resueltos. La búsqueda de nuevos materiales para la fabricación de las cámaras de combustión, el desarrollo de nuevos materiales para ser utilizados como recubrimientos de barrera térmica, el desarrollo de nuevos métodos de aplicación de dichos recubrimientos, y el desarrollo de nuevos métodos para la evaluación de sus propiedades siguen siendo un tema de actualidad.