Investigación de las causas que con llevan a la creación de rajaduras y/o fisuras en las cámaras de combustión de los motores AI-20D serie 5 de los aviones turbo hélice antonov de la M.G.P. y desarrollo del proceso de su soldadura por microplasma

Abstract

La seguridad de los vuelos con respecto al material aeronáutico está condicionado por la confiabilidad de los principales conjuntos, y accesorios, incluyendo las cámaras de combustión de los motores aeronáuticos. Para resolver las tareas propuestas se ha efectuado investigaciones del proceso de desgastamiento del material de la cámara de combustión del MTH AI-20D SERIE 5 en el proceso de operación en las condiciones geográficas del Perú La construcción de la cámara de combustión (Fig. 1) es de tipo anular con diez cabezales (Fig. 1) hecha de plancha de una aleación resistente a altas temperaturas. La cavidad anular (7) en la cual se produce la combustión de la mezcla combustible - aire se forma por el anillo frontal (4), por la envoltura externa (6) y por la envoltura interna (8). Las envolturas externas e internas están hechas de anillos que están unidos entre sí con soldadura eléctrica por puntos; los estabilizadores (I), el anillo frontal (4), el anillo externo de ajuste (9), la horquilla anular de ajuste (14) están unidos con los anillos mediante la soldadura por arco de Argón. En los anillos externos de la cámara de combustión se han abierto orificios concentradores de tensiones externas del material de la cámara de combustión; (II, 12) para la entrada de aire a la zona de la combustión y (13) para la entrada de aire a la zona de mezcla. Durante la soldadura por arco de Argón en la zona de la unión del cordón, aparecen tensiones térmicas debido a la relajación de la red cristalina del material principal y al crecimiento de los propios granos de la red. Los fenómenos señalados favorecen la formación de micro fisuras del material en el proceso de operación. Los resultados de la investigación del desgastamiento del material de la cámara de combustión en el proceso de operación muestran que el principal tipo de desgastamiento son las Fisuras. Como ya señalo, los principales factores de formación de las micro fisuras (que pasan a ser fisuras) en el material de la cámara de combustión son las tensiones internas térmicas y termo fatiga, que a su vez están condicionados por los siguientes factores; Por la temperatura - Debido a la heterogeneidad del calentamiento de los tubos de llama axialmente, radialmente, anularmente - aparecen tensiones térmicas, aparecen fisuras por temió fatigas (fig. 5 ) La heterogeneidad del calentamiento puede ser debido al aumento brusco de las temperatura de los gases durante el régimen forzado de trabajo del motor en el despegue y también debido a la formación de sedimentos de carbonilla en las paredes de la cámara de combustión y a la distorsión del cono del (lanío . Vibración - Las oscilaciones de la presión tic los Rases en el ducto gas - aire durante las frecuencias de resonancia puede provocar lisuras y roturas por fatiga (Fig. 6) Corrosión gaseosa - Reduce la resistencia estática y dinámica de la superficie de la cámara de combustión. En las zonas anulares de ajuste aparece el desgaste por fricción, que produce el endurecimiento por deformación, que distorsiona los ajustes, el centrado de los cuerpos y de los apoyos (Fig. 7) Ensuciamiento abrasivo - El flujo de aire en la entrada del motor condiciona el desgaste abrasivo de las superficies de las piezas de la aliñara de combustión (Fig.8) que posteriormente provoca la aparición de Fisuras. De acuerdo al manual de mantenimiento del MTH AI-20D SERIE 5, las fisuras de la cámara de combustión están limitadas en cantidad (3 por anillo, 7 en total) y en longitud (hasta 60 mm). Cuando estos parámetros llegan a ser superiores a los tolerados, la cámara de combustión ingresa a un proejo de recuperación. Con la finalidad de determinar la aparición y el desarrollo de las fisuras en el tiempo se investigaron cámaras de combustión de diez motores AI-20D Serie 5 que tenían un tiempo operativo desde el inicio de la operación de: 500, 1000, 1500, 2000, 2500 y 3000 horas. La inspección de las cámaras de combustión se efectuó con ayuda de un endoscopio portátil. En la Fig. II, 12, 13, 14, 15 -Se muestran los lugares de aparición de las fisuras y la dinámica de su desarrollo en longitud. Según el resultado de los datos tabulares, se construyó la curva de aparición de las fisuras respecto al tiempo operacional del motor (Fig. 16). De la figura se deduce que las fisuras iniciales (hasta 8 unidades) aparecieron en el periodo de trabajo del motor hasta las 2000 horas. La aparición pasiva de las fisuras se puede explicar por la formación pequeña de los sedimentos de carbonilla sobre la superficie de la cámara de combustión, por la heterogeneidad del cono de pulverización del combustible, por el desarrollo pequeños de las tensiones de termo fatiga.