UltraFan definirá una nueva era en los motores a reacción, ofreciendo importantes reducciones de peso, ruido y consumo de combustible, y será un 25% más eficiente que un motor Trent de primera generación
ITP Aero está llevando a cabo la fase de fabricación final de la primera carcasa de la IPT (Intermediate Pressure Turbine) del futuro UltraFan de Rolls-Royce, una nueva arquitectura de motor aeronáutico que establecerá un nuevo estándar de eficiencia y comportamiento medioambiental, reduciendo el consumo de combustible un 25% en comparación a la familia de motores Trent en servicio actualmente. Este proyecto forma parte del CDTI y del programa Clean Sky 2 de la Unión Europea, se ha llevado a cabo en cinco años y ha contado con la colaboración de tres centros tecnológicos.
La carcasa es el principal componente estático de la IPT del UltraFan, es el soporte de los vanos y del resto de piezas estáticas y soporta la transmisión de cargas con el resto del motor. Adicionalmente protege la aeronave conteniendo los álabes de la turbina en caso de fallo. La IPT es un módulo clave del futuro UltraFan, diseñada para funcionar a velocidades muy altas que permiten optimizar el consumo de combustible y emisiones de CO2 del motor.
Cabe destacar el uso de la nueva tecnología Powder HIP (Hot Isostatic Pressing) en el proceso de fabricación de la carcasa, la cual ha resultado en una reducción de la materia prima necesaria para su fabricación de hasta un 60%. El método desarrollado para su fabricación consiste en realizar una compactación a alta presión y temperatura de una super-aleación en polvo llamada astroloy. La compactación se realiza dentro de un molde (canister), obteniendo como resultado una geometría de la carcasa cercana a la final. El astroloy resiste mayores temperaturas que el material utilizado para las carcasas diseñadas y producidas hasta ahora por ITP Aero, un requisito clave del UltraFan. Este método de fabricación también permite una reducción importante del consumo energético en comparación al método de fabricación tradicional partiendo de una forja.
Erlantz Cristóbal, Director Ejecutivo de Tecnología de ITP Aero, ha comentado que: “En ITP Aero seguimos teniendo nuestra visión en el largo plazo, en un futuro donde la sostenibilidad jugará un papel fundamental en nuestro sector. Es por ello que, a pesar de la difícil situación que atraviesa el sector aeronáutico, seguimos trabajando por una aviación cada vez más sostenible, apostando por el desarrollo de tecnología propia, y ofreciendo productos y servicios aeronáuticos más eficientes. Además, hemos conseguido este hito gracias al desarrollado de una nueva tecnología de fabricación, fruto de nuestra sólida red de colaboración con centros tecnológicos estratégicos y centros conjuntos de I+D+i con universidades”.
Colaboración con centros tecnológicos
ITP Aero ha llevado a cabo el proceso de diseño y fabricación de la carcasa gracias a su sólida red de colaboración con centros tecnológicos estratégicos y centros conjuntos de I+D+i con universidades, creados con el objetivo de desarrollar tecnologías avanzadas para motores aeronáuticos.
Los tres centros que han participado son:
Centro de Fabricación Avanzada Aeronáutica (CFAA)
El Centro de Fabricación Avanzada Aeronáutica es un centro puntero en el que se desarrolla una colaboración público-privada de fabricación aeronáutica enfocada a la mejora de procesos industriales y maquinaria avanzada. En este centro, liderado por ITP Aero y Danobat, participan más de 80 empresas del sector aeronáutico, la Diputación Foral de Bizkaia, el Gobierno Vasco, la Universidad del País Vasco y el Parque Tecnológico de Bizkaia. El CFAA ha llevado a cabo el diseño de los moldes (canisters) y el mecanizado de la carcasa.
Centro de Estudios e Investigaciones Técnicas (CEIT)
El Centro de Estudios e Investigaciones Técnicas es una iniciativa impulsada por la Universidad de Navarra para el desarrollo de proyectos industriales de investigación aplicada en colaboración con departamentos de I+D de empresas. En concreto, colabora en proyectos de desarrollo de tecnologías mecánicas avanzadas para aviación. CEIT ha desarrollo del proceso de sinterizado a alta presión y temperatura del astroloy.
Instituto Madrileño de Estudios Avanzados de Materiales (IMDEA de Materiales)
El Instituto Madrileño de Estudios Avanzados de Materiales es una iniciativa promovida por la Comunidad de Madrid para el fomento de la investigación y transferencia tecnológica al tejido industrial en ciencia e ingeniería de materiales. IMDEA de Materiales ha llevado a cabo la caracterización del comportamiento del astroloy a contención e impacto.
Además de los tres centros, también ha participado la Universidad Politecnico di Torino en la definición de los tratamientos térmicos y la empresa privada Aubert & Duval ha suministrado el astroloy.
Turbina de presión intermedia del UltraFan
A diferencia de la primera generación de motores Trent de Rolls-Royce, en los que ITP Aero participa como socio a riesgo y beneficio (RRSP en sus siglas en inglés), el UltraFan no cuenta con una Turbina de Baja Presión (LPT en sus siglas en inglés) y ésta es sustituida por una IPT que propulsa tanto el fan como el compresor de presión intermedia. El principal reto tecnológico de la IPT es que esta turbina tiene que proporcionar una gran potencia a velocidades y temperaturas significativamente más altas. Para ello, ITP Aero se ha servido de su experiencia en el desarrollo de Turbinas de Baja Presión de alto rendimiento para los motores Trent anteriores.
El UltraFan representa la nueva generación de motores Rolls-Royce, diseñados para propulsar aviones tanto de pasillo único o doble. Basado en una nueva arquitectura de motor, está diseñado para una máxima eficiencia en el consumo de combustible y bajas emisiones.
Sobre Clean Sky 2
Se trata de una iniciativa tecnológica conjunta de los sectores público y privado que reúne a los líderes de la aeronáutica industrial europea, a los organismos públicos de investigación y a las PYME para desarrollar y demostrar tecnologías de vanguardia para el mercado aeroespacial civil, reduciendo las emisiones y el ruido y garantizando la competitividad de la industria de aviación europea del futuro. ITP Aero es uno de los principales socios (Core Partner) de la iniciativa Clean Sky 2.
Para información sobre el proyecto HUC, Development and validation of a powder HIP route for high temperature astroloy to manufacture Ultrafan® IP Turbine Casings: https://cordis.europa.eu/project/id/821044
Sobre ITP Aero
ITP Aero es la empresa de motores y componentes aeronáuticos de España y la novena compañía del sector en todo el mundo. Con más de 30 años de crecimiento sostenido, la compañía apuesta por la innovación y el desarrollo de tecnología propia como principales ventajas competitivas.
ITP Aero está presente en todo el ciclo de vida del motor de aviación, desde I+D hasta soporte en servicio, y cuenta con más de 4.000 empleados en cinco países y una facturación de 983 millones de euros en 2019. ITP Aero es una corporate entity del Grupo Rolls-Royce.