Siete verdades sobre el PD-14

A finales del año pasado se iniciaron las pruebas de los nuevos motores de avión rusos PD-14 en el laboratorio de aviónica IL-76LL. Los expertos lo denominaron «un acontecimiento de importancia excepcional». Pero, ¿cuál es la singularidad de este motor y por qué fue llamado el proyecto ruso más importante en el campo de la aviación civil en los últimos 30 años? Las siete verdades sobre el PD-14 nos ayudarán a aclarar las cosas.

El PD-14 es un motor que pertenece a la quinta generación y combina las mejores tradiciones nacionales de construcción con las nuevas normas de aviación del siglo XXI. Un motor turborreactor es un dispositivo técnicamente complejo que requiere de complicadas soluciones de diseño. Por ejemplo, cada leva de la turbina —habiendo cerca de 70 levas en todas las etapas— gira a 12 mil revoluciones por minuto y sobre ella actúa una fuerza centrífuga igual a 18 toneladas. Solo por comparar: Es similar a la carga que tiene un autobús de dos pisos en Londres sobre su suspensión.

1. El primer motor de avión, creado en Rusia después de la caída de la URSS

El proyecto PD-14 abre una nueva página en la historia de los turborreactores de doble flujo y representa el primer producto nacional en el ámbito de la construcción de motores para la aviación civil de los últimos 29 años. Según el programa de pruebas PS-90A, el primer vuelo del IL-76LL se llevó a cabo el 26 de diciembre de 1986.

El motor PD-14 ha sido creado basándose en un gasógeno único en su género, diseñado expresamente y que consta de tres elementos: Un compresor de alto rendimiento, una turbina de alta presión y una cámara de combustión de bajas emisiones. El gasógeno unificado del PD-14 permite crear motores con una fuerza de empuje de 8 a 18 toneladas. 

2. Proyecto básico para la familia de motores

La familia de motores basada en el PD-14 permitirá equipar prácticamente todos los aviones rusos con unidades modernas de energía: Desde el PD-7 para el Sujói Superjet 100 de corto alcance, hasta el PD-18, que puede ser instalado en el avión IL-96 de largo alcance. Basándose en el gasógeno del motor PD-14, se planea crear el motor de helicóptero PD-10B para reemplazar al D-136 en el helicóptero más grande del mundo, el Mi-26. Este mismo motor puede también ser utilizado en los helicópteros pesados de fabricación ​​ruso-china, cuyo diseño ya se ha iniciado. Basándose en el gasógeno del motor PD-14 se pueden crear instalaciones de bombeo de gas e incluso centrales de energía de turbina de gas de 8 a 16 MW.

3. Se han desarrollado 16 nuevas tecnologías para el motor PD-14

Se desarrollaron 16 importantes tecnologías bajo la dirección del Instituto Central de construcción de motores de Avión (CIAM), del Instituto de Investigación de la industria de construcción de aviones y de la Oficina Central de Diseño Experimental Aviadvigatel. Se trata de levas de monocristales de la turbina de alta presión con sistema de refrigeración, capaces de funcionar a una temperatura de gas de 2000 ° K ; leva de ancho hueco del ventilador fabricado con una aleación de titanio, gracias al cual fue posible aumentar la eficiencia de la etapa del ventilador en un 5 % en comparación con el PS-90; cámara de combustión de bajo nivel de emisiones fabricada de una aleación intermetálica; estructura antisonora fabricada de materiales compuestos; revestimientos cerámicos sobre los componentes del gasógeno; levas huecas de la turbina de baja presión, entre otros.

4. Se han creado 20 nuevos materiales para el proyecto

Se crearon cerca de 20 materiales nuevos para el motor PD-14 con la participación del Instituto de Materiales de Aviación de Rusia (VIAM). El uso de materiales compuestos en la estructura del motor y de las góndolas, levas anchas huecas de titanio, ha reducido significativamente el peso del motor. El motor PD-14 es mejor que otros gracias a una serie de ventajas indiscutibles: Reducción del consumo de combustible en un 10 a 15 %, reducción del coste del ciclo de vida útil del motor en un 15 a 20 %; el coste de mantenimiento del motor resultará de 14 a 17% más barato que en los análogos existentes.

Pero, crear el material es solo la mitad de la tarea. Para poder usarlo como motor de aviación civil, se requiere de la debida certificación de conformidad con las normas internacionales. De lo contrario, el motor no podría ser usado para vuelos fuera del territorio ruso, independientemente de su calidad. En este sentido las reglas son muy estrictas, ya que estamos hablando de la seguridad de las personas. Lo mismo es aplicable al proceso de fabricación del motor: Las empresas de la industria de construcción de aviones requieren de certificación de conformidad con las normas de la Agencia Europea de Seguridad Aérea (AESA). Todo esto hará que mejoren las buenas prácticas de producción. La creación del motor PD-14 se llevó a cabo utilizando nuevas tecnologías digitales, gracias a lo cual ya se han fabricado 7 motores según la tecnología de producción en serie, mientras que antes el lote experimental se producía en una cantidad de hasta 35 ejemplares. En general, el proyecto PD-14 mantendrá activos en Rusia más de 10 mil puestos de trabajo altamente cualificado.

5. Motor de avión respetuoso y silencioso con el medio ambiente

La optimización de los parámetros del ciclo termodinámico, la cámara de combustión de bajas emisiones y el bajo consumo específico de combustible, han contribuido con la disminución de emisiones nocivas en el PD-14. Los resultados logrados para las emisiones están un 30 y un 45 % por debajo de las normas establecidas.

El PD-14 es un motor silencioso. El modelado aerodinámico 3D de los componentes, el incremento de la relación de derivación para el paso a una banda de baja frecuencia y la aplicación de sistemas eficaces de atenuación de sonido de última generación, han permitido reducir significativamente el nivel de ruido. Los índices de ruido –con un margen significativo–están por debajo de las normas de la Organización Internacional de Aviación Civil.

6. Primer motor de avión ruso de 5.ª generación

El progreso en la construcción de motores de avión se caracteriza por varios parámetros, pero la temperatura del gas antes de la turbina se considera lo más importante. El paso a cada nueva generación de motores a turborreacción se caracterizaba por el aumento de la temperatura en 100 a 200 grados y actualmente se cuentan cinco generaciones.

Así, en la 1ª generación de motores de finales de 1940, la temperatura no excedía los 877 °C. A partir de la 2ª generación (años 50), esta cifra se elevó a 977 °C. En la 3ª generación (años 60), este parámetro alcanzó los 1176 °C. En los motores de 4ª generación (1970-1980) la temperatura del gas alcanzaba 1376 °C. Las levas de la turbina del motor de 5.ª generación, cuyos primeros ejemplares aparecieron en Occidente a mediados de la década del 90, funcionan a una temperatura de 1626 °C. En la actualidad, sólo el 15 % de los motores de avión de todo el mundo pertenecen a la 5.ª generación.

7. Las tecnologías usadas en el motor PD-14 constituyen secreto de Estado 

Aparte de las compañías nacionales (rusas), solo algunas compañías de Estados Unidos, Gran Bretaña y Francia poseen tecnologías de ciclo completo para la creación de motores a reacción modernos. Es decir, la cantidad de países que producen motores turborreactores modernos de avión, es menor que los países que poseen armas nucleares o que lanzan satélites al espacio. Por ejemplo, los grandes esfuerzos de China todavía no han alcanzado el éxito en este campo. Los chinos pudieron copiar rápidamente el avión de caza ruso Su-27, sin embargo, hasta la fecha no han logrado copiar su motor AL-31F. China se ve obligada a comprarlo en Rusia, aunque desde hace mucho tiempo ya no es el motor más moderno. Por lo tanto, las tecnologías de construcción de motores de avión se guarda como un secreto de Estado de alta importancia.

http://rostec.ru/es/research/tecnology/4517828