Cámara de combustión anular del GT50

Ajustes esenciales

Para crear un motor que sea realmente de nueva generación, nos enfocamos en tres aspectos clave del diseño de la cámara de combustión.

• Integración de los álabes guía de flujo de los inyectores: Una de las mejoras más importantes fue integrar los álabes guía de flujo de la turbina de alta presión directamente en la cámara de combustión, como un componente soldado. Esto permite que el combustible se atomice con mayor precisión, se obtiene una transición aerodinámica limpia en el paso de gases calientes y una unión excepcionalmente sólida y resistente.
• Optimización del sellado: Rediseñamos la manera en que los inyectores de combustible se instalan y sellan al pasar por el cárter de la cámara de combustión. Así conseguimos un ajuste más hermético y confiable, esencial para la eficiencia y la seguridad del motor.
• Termomecánica avanzada: Una cámara de combustión alcanza temperaturas extremas, y controlar la expansión térmica es clave. Nuestro nuevo diseño está pensado para que “respire” de manera más eficiente, expandiéndose y contrayéndose tanto en sentido axial como radial dentro del motor, lo que garantiza su integridad estructural en todas las condiciones de operación.

Perfección en cada anillo de la cámara

La cámara de combustión está compuesta por varios anillos, elaborados a partir de tiras de aleación de níquel de alto rendimiento. Para dar forma a los nuevos perfiles, fabricamos juegos completos de herramientas de laminado en frío para cada anillo interno y externo. Estas herramientas fueron tratadas para cumplir con los estándares de producción más exigentes, lo que asegura durabilidad, confiabilidad y que cada anillo conserve la forma perfecta.

En el demostrador original detectamos áreas donde el material había sufrido demasiado esfuerzo o el acabado superficial no alcanzaba la calidad que buscábamos. Con los nuevos procesos dejamos atrás esos problemas y hoy obtenemos anillos impecables, con perfiles nítidos y detalles de máxima precisión.

Soldadura láser de precisión

Transformar las tiras laminadas en anillos continuos exige soldaduras perfectas. En un motor prototipo no alcanza con que “esté bien”: la soldadura tiene que ser perfecta. Hoy, nuestros procesos de soldadura láser se controlan al detalle y se ejecutan con total consistencia, lo que nos permite alcanzar en cada unión las mismas propiedades del metal base. ¿El resultado? Una resistencia excepcional frente a la fatiga y los esfuerzos, que asegura que la cámara de combustión soporte sin problemas las enormes exigencias de la operación.

Alcanzar la forma y el tamaño perfectos

Una vez que los anillos están formados y soldados, todavía queda darles la dimensión exacta.

Para eso utilizamos un expansor de gran potencia. Estamos desarrollando un nuevo conjunto de herramientas tipo “rebanada de pastel” para esta máquina. Cada juego de herramientas se fabrica a partir de una gran barra de acero, en cuyo borde se mecaniza el perfil final del anillo. Luego, ese bloque se divide en segmentos perfectos mediante un corte por hilo EDM. Cuando se introduce un pasador cónico en el centro, estas “rebanadas” se abren hacia afuera y estiran el anillo de la cámara de combustión hasta dejarlo perfectamente redondo y con el diámetro preciso.

Al mismo tiempo, la cara trasera plana de la cámara se conforma con un juego de herramienta de prensado macho y hembra. Entre ambas se coloca una lámina de superaleación, que se prensa hasta obtener la forma exacta para alojar los inyectores de combustible.

El sellado de los inyectores

Uno de los retos más delicados es garantizar el sellado de los 12 inyectores de combustible en el punto donde atraviesan la parte trasera de la cámara de combustión. Para resolverlo, se utiliza un sello flotante que rodea el múltiple de combustible y queda posicionado contra el cárter de la cámara gracias a un conjunto de pequeñas aletas a medida.

El equipo ha estado trabajando en la conformación de estas placas tridimensionales, fabricadas con la misma superaleación, y que luego se sueldan en la parte trasera de la cámara. De este modo se genera la presión necesaria para asegurar un sellado perfecto en cada inyector y en cada 'swirler' (turbulizador de aire).

Con todos estos procesos de fabricación ya desarrollados y validados para la nueva cámara de combustión anular del GT50, entramos oficialmente en modo producción. El equipo ya está construyendo el primer set de piezas que se ensamblará en el motor prototipo para su primera puesta en marcha a finales de este año.