El control de holgura activo ( ACC ) es un método utilizado en turbinas de gas de aeronaves grandes para mejorar la eficiencia del combustible durante el vuelo de crucero. Esto se logra estableciendo la holgura de la punta de la turbina en más de un punto de funcionamiento y contrasta con el control de holgura pasivo que la establece solo para una condición y se explica a continuación.
Como una forma de reducir el consumo de combustible, un mejor sellado de las puntas de las palas ha asumido un papel destacado en el diseño de motores de aeronaves desde finales de los años 1960. [2] Se utiliza en el motor CFM International CFM56 -5B, instalado en el Airbus A320, por ejemplo. [3]
El sellado de las puntas de las palas ha sido un problema complejo desde el desarrollo del motor de turbina de gas. Esto se debe a que la holgura entre las puntas de las palas y la carcasa circundante (cubierta) tiende a variar debido principalmente a los cambios en las cargas térmicas y mecánicas en las estructuras giratorias (rueda de turbina) y estacionarias ( estator , carcasa de turbina). [2]
La holgura de la punta de la turbina es una ruta de fuga para el gas que no fluye más allá del perfil aerodinámico de la pala de la turbina, por lo que no contribuye a la potencia desarrollada por la turbina. Como tal, refleja un desperdicio de combustible (eficiencia de combustible reducida). La holgura depende del crecimiento térmico de un disco de turbina de sección gruesa en comparación con una carcasa de turbina de sección delgada, y también del crecimiento radial del disco con la velocidad. [2] Los tres varían, y por lo tanto la holgura de la punta, con la condición de funcionamiento del motor y la holgura es mínima cuando el motor acelera por primera vez desde el ralentí hasta el despegue, no ha tenido la oportunidad de calentarse de manera uniforme por estar frío al ralentí, aunque el disco de la turbina con álabes está a la velocidad máxima y, por lo tanto, tiene un crecimiento radial máximo por las tensiones centrífugas. Los efectos térmicos tardan más en estabilizarse a una temperatura constante, es decir, en dar una holgura de la punta invariable. Esta condición transitoria que da una holgura mínima se conoce como punto de pinzamiento. El ajuste de la holgura cuando el motor está construido de tal manera que las puntas de las palas no rocen las cubiertas estacionarias en la caja de la turbina en una condición de punto de pinzamiento puede conocerse como control de holgura pasivo. [4]
La distancia entre las puntas de las palas de las turbinas de alta presión (HPT) tiene un impacto significativo en el consumo de combustible y las emisiones [5], por lo que el uso de ACC brinda beneficios significativos en el consumo de combustible de crucero, el alcance y la capacidad de carga útil para aeronaves de largo alcance. [5]
Como ejemplo, el control activo de la holgura del motor CFM56 -5A de CFM International utiliza aire de alta presión para el HPTACC y aire de derivación del ventilador para el LPTACC. El control de la holgura lo gestiona el FADEC del motor , que consta de una unidad de control electrónico (ECU), una unidad hidromecánica (HMU) y válvulas ACC de alta presión y baja presión. [6]