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Pratt & Whitney y Virginia Tech pioneros en medición láser-óptico en turbinas de Aviación

Pratt & Whitney y Virginia Tech anunciaron hoy una nueva tecnología pionera para calcular el empuje mediante láseres que permite la medición de alta fidelidad de los parámetros clave del motor de turbina de gas, incluyendo la velocidad, la temperatura y la densidad.

Conocida como dispersión filtrada de Rayleigh para medición de empuje (FRST), esta nueva técnica de instrumentación óptica ofrece ventajas significativas en comparación con los sensores y sondas tradicionales, que apoyarán el desarrollo de tecnologías de núcleo de motor más eficientes y podrían permitir la medición de emisiones de partículas noCO2 en vuelo.

«La capacidad de usar láseres y sensores ópticos representa un gran paso adelante en la tecnología de instrumentación de motores y es un testimonio de la colaboración de larga data dentro del Centro de Excelencia Pratt & Whitney en Virginia Tech«, dijo Geoff Hunt, vicepresidente senior de ingeniería y tecnología de Pratt & Whitney. «FRST proporciona un método menos intrusivo y más rentable para medir una gama de métricas del motor. Vemos un potencial emocionante para que FRST ayude a avanzar en las tecnologías de propulsión de turbinas de gas, particularmente involucrando núcleos de motor más pequeños y térmicamente más eficientes, que son clave para nuestra próxima generación de motores militares y comerciales sostenibles«.

FRST hace uso del espectro de luz ultravioleta y se basa en el principio de que la dispersión de la luz de las moléculas de aire que pasan sobre un área iluminada con láser puede proporcionar información sobre el campo de flujo de gas, del cual se puede derivar el empuje. Aplicado a un motor turbofan, la luz es proporcionada por un rayo láser dirigido a través de la trayectoria de gas de la turbina, mientras que la dispersión resultante es grabada por una cámara de alto rendimiento y «filtrada» para detectar corrupciones en la señal.

La instrumentación óptica FRST elimina potencialmente la necesidad de sensores y sondas tradicionales, que pueden ser difíciles de instalar y causar bloqueo de flujo, particularmente en núcleos de motor más pequeños donde el espacio es limitado. FRST también presenta oportunidades para medir las emisiones de partículas que no son deCO2, lo que podría contribuir a los esfuerzos de toda la industria para comprender y mitigar el impacto ambiental de esas emisiones, particularmente con respecto a la formación de estelas.

«Aunque el principio de la dispersión de Rayleigh se conoce desde hace siglos, los ingenieros de Pratt & Whitney y Virginia Tech han aprovechado los avances recientes en potencia informática, láser y tecnología de cámara para demostrar la primera aplicación exitosa en un motor turbofan«, dijo Todd Lowe, profesor de Ingeniería Aeroespacial en Virginia Tech. «A medida que trabajamos hacia demostraciones en vuelo de FRST, esperamos que la tecnología tenga otras aplicaciones en el desarrollo y certificación de motores de aviones«.

Pratt & Whitney y el equipo de investigación conjunta de Virginia Tech midieron con éxito el empuje del motor utilizando técnicas ópticas FRST en un motor de investigación en un banco de pruebas en Virginia Tech, registrando una precisión similar a la de los sensores y sondas tradicionales. Los equipos están trabajando para probar la tecnología en vuelo.

Fuente e imagen: Pratt & Whitney.

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