Combustion Dynamics and Control for Ultra Low Emissions in Aircraft Gas-Turbine Engines (Dinámica y control de la combustión para emisiones ultrabajas en motores de turbina de gas de aeronaves)

Título original:

Combustion Dynamics and Control for Ultra Low Emissions in Aircraft Gas-Turbine Engines

Contenido del libro:

Los futuros motores aeronáuticos deben proporcionar emisiones ultrabajas y un alto rendimiento a bajo coste, manteniendo al mismo tiempo la fiabilidad y operatividad de los motores actuales. La necesidad de aumentar el rendimiento y reducir las emisiones ha dado lugar a diseños avanzados de cámaras de combustión que dependen en gran medida de una mezcla eficiente de combustible y aire y de un funcionamiento pobre.

Sin embargo, todas las cámaras de combustión, pero sobre todo las de combustión pobre y bajas emisiones, son susceptibles de sufrir inestabilidades en la combustión. Estas inestabilidades suelen deberse a la interacción de la liberación fluctuante de calor del proceso de combustión con resonancias acústicas naturales. Estas interacciones pueden producir grandes oscilaciones de presión dentro de la cámara de combustión y pueden reducir la vida útil de los componentes y provocar fallos mecánicos prematuros.

El Control Activo de la Combustión, que consiste en un control basado en la retroalimentación del proceso de mezcla de combustible y aire, puede proporcionar un enfoque para lograr un comportamiento dinámico aceptable de la cámara de combustión al tiempo que minimiza las emisiones, y por lo tanto puede proporcionar flexibilidad durante el proceso de diseño de la cámara de combustión. La actividad de la NASA Glenn Active Combustion Control Technology tiene como objetivo demostrar el control activo en un entorno realista relevante para los motores de las aeronaves, proporcionando experimentos vinculados a los quemadores de turbina de gas de las aeronaves.

La intención es permitir que la madurez tecnológica del control activo de la combustión avance hasta su demostración final en un entorno de motor. Los trabajos realizados en el Glenn de la NASA han demostrado que el control activo de la combustión, mediante algoritmos avanzados que funcionan a través de la actuación del combustible a alta frecuencia, puede suprimir eficazmente las inestabilidades en una cámara de combustión que emula las inestabilidades que se encuentran en un motor de turbina de gas de un avión.

El objetivo actual es ampliar estas tecnologías de control activo a las cámaras de combustión avanzadas de emisiones ultrabajas, como las que emplean la inyección directa pobre multipunto.