Estoy tratando de entender con qué frecuencia se cambian las palas del motor de turbina de sección caliente. ¿Es este un cálculo basado en horas de vuelo, material, tamaño del motor o tal vez algo más?
Disculpe si esta es una pregunta obvia, estoy realizando una investigación para el trabajo y no tengo experiencia previa en esta área.
Gracias.
Hay dos modos principales de falla de los álabes de turbina, que se pueden predecir y, por lo tanto, se utilizan para determinar la vida útil de los álabes de turbina en los que es necesario reemplazarlos.
Uno se llama "creep" . El artículo de Wikipedia describe el mecanismo básico. La vida útil de la hoja es puramente una función del "tiempo a la temperatura". Si las palas experimentan un tiempo de vuelo por encima de los límites críticos de temperatura del material, acumulan una parte de la fatiga por fluencia. Se realiza un seguimiento de la cantidad total (acumulativa) de fatiga del arroyo y, cuando la hoja alcanza ese límite, se retira y se reemplaza con hojas nuevas. El tipo de algoritmo utilizado para medir la vida de fluencia se denomina regla de Robinson y tiene este aspecto (donde c1, c2 y c3 son coeficientes relacionados con el daño relativo que se produce a las temperaturas asociadas):
Vida total acumulada = c1 x tiempo por encima de T1 grado + c2 x tiempo por encima de T2 grado + c3 x tiempo por encima de T3 grado.
Por lo general, cada etapa de la turbina tendrá su propia vida. (Cada hoja en la misma etapa no se monitorea ni se activa individualmente, sino que se reemplazan como un conjunto).
Otro modo de falla es la fatiga de ciclo bajo. Esto es causado por cambios en la tensión centrífuga, causados por cambios en las rpm de los ciclos de aceleración. Cuando el piloto mueve el acelerador una cantidad significativa, ocurren grandes cambios en el estrés. Esto hace que el material de la cuchilla se comporte como si se doblara un alambre con los dedos hacia adelante y hacia atrás para que se rompiera (no se rompe simplemente doblándolo una vez o tirando con fuerza de ambos extremos). Las vidas de LCF se cuentan de manera similar a la fluencia, pero en lugar de contar el tiempo pasado por encima de un límite de temperatura, se cuentan los ciclos de aceleración. Un ciclo de aceleración podría definirse como un cambio en las rpm de un valor específico a otro.
Si el motor es moderno, el control electrónico contaría la fluencia y las vidas LCF consumidas. Si el motor es viejo y solo tiene un control hidromecánico, el fabricante del motor hará un análisis sobre el tipo de vuelo que se espera que haga el avión y determinará los límites de vida en términos de horas de vuelo. Periódicamente, intentarán confirmar cómo se está volando realmente el avión y si el tiempo de vuelo antes del reemplazo debe acortarse o puede alargarse. En general, la vida útil o la vida útil LCF es mucho más corta que la otra, por lo que solo se rastrea un modo de falla para cada etapa del motor.
Este documento brinda una buena descripción de los modos de falla de las palas de las turbinas y cómo se monitorean. Dudo que obtenga información sobre vidas reales, que probablemente sea propiedad del fabricante del motor. La única información que puede encontrar es probablemente para motores muy antiguos que ya no les importan. Sin embargo, si tiene suerte, puede encontrar algunos números enterrados en los informes de accidentes de aeronaves de la NTSB o de otros países relacionados con fallas en las palas.
También hay inspecciones periódicas de alcance de perforación, que pueden hacer que las hojas se reemplacen por modos de falla no programados (impredecibles) (daño por FOD, pérdida de recubrimiento, deterioro térmico) como también se menciona en el documento anterior.
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