Evaluación de rendimiento de un motor turbofan

  La entrada pasada "Overhaul a motores" menciona en una de sus líneas lo siguiente

Al finalizar, debe realizarse una evaluación del rendimiento del motor para registrar sus parámetros

 Cabe mencionar que esta entrada está dedicada únicamente a la prueba en tierra de un motor turbofan, para los motores turbojet, turboprop y turboshaft se toman en cuenta otros parámetros que no se abordarán esta vez. Otra cosa a destacar que lo que se describe a continuación es con el motor instalado en la aeronave, la evaluación en banco de pruebas se tratará en otra entrada.

Se comenzará por describir los parámetros de interés para dicha evaluación

Diagrama general de un motor turbofan TFE731. Tomado y adaptado de [1]

N1

Se define como las revoluciones a las que gira el ventilador o FAN del motor. Estas son obtenidas por medio de un transductor y se ven reflejadas en la parte central de la cabina donde piloto y copiloto lo puedan monitorear con facilidad, puede ser una pantalla o instrumento analógico. No se debe omitir que N1 puede sobrepasar el 100% de revoluciones por lo que los instrumentos generalmente están graduados incluso al 110%. Este parámetro es el principal indicador de empuje de los motores turbofan ya que en los motores modernos es mayor el empuje producido por el fan que por la zona del core. Dependiendo de la altitud y la temperatura debe llegarse a un N1 target o N1 TAKE-OFF el cual está especificado en los manuales de vuelo o de mantenimiento. En caso de no llegar al porcentaje indicado por el fabricante se deben monitorear los demás parámetros y hacer una revisión general buscando fugas, conexiones flojas, boroscopio a las zonas que sean de difícil acceso o incluso llegar al desensamble del motor.

N2

Para encender un motor turbofan es necesario que el flujo de aire entre al motor, para esto se requiere de un motor eléctrico, comúnmente conocido como marcha (starter). La marcha va acoplada a la caja de accesorios que también está conectada a la bomba de hidráulico y combustible lo que permite que los fluidos comiencen a circular para iniciar el arranque del motor. La caja de accesorios también está conectada a la sección de compresor de alta así que cuando esta presenta actividad, el indicador N2 comienza a reflejar revoluciones que de igual forma que N1 se encuentra en la parte central de cabina y puede sobre pasar el 100%.

ITT

Interstage Turbine Temperature, es decir, ITT es la temperatura medida a la salida de la turbina de alta presión y a la entrada de la turbina de baja. El manual de vuelo o en algunos casos el de mantenimiento indican cual es la temperatura máxima a la que debe llegar un motor saludable. Por ningún motivo se debe exceder dicha temperatura para llegar al N1 TAKE-OFF.

Evaluación de rendimiento

El siguiente procedimiento es general y dependiendo de la aeronave puede que se requieran más pasos. Es usual que entre el personal de mantenimiento se conozca a este procedimiento como "correr la aeronave". Con el motor ya instalado en la aeronave se procede a remolcarla o en su caso carretearla a la zona de pruebas destinada por el aeropuerto. Los motores NO deben ir con las cubiertas instaladas (cowlings) ya que durante y al final de la prueba se deben verificar las fugas. Es de vital importancia tomar evidencia fotográfica y videos para que en caso de confusión no haya lugar a errores. Se deben activar los frenos y deben ser verificados por el personal, NO ES UNA PRUEBA QUE DEBA HACERSE SÓLO POR UNA PERSONA. Tampoco debe olvidarse que fuera de la aeronave debe haber personal que esté listo con equipos extintores en caso de cualquier incidente. Siguiendo las instrucciones del manual de mantenimiento se deben mover las palancas de potencia hasta la posición de TAKE-OFF y anotar todos los parámetros de interés, incluyendo presión de aceite y temperatura de aceite y combustible. 

Ya se mencionó esto previamente pero una vez terminada la prueba se debe verificar que no haya fugas de ningún tipo.

Las siguientes preguntas pueden ayudar en caso de que algo anormal ocurra:

1.¿Cuál era el N1 TAKE-OFF para este día?, ¿cuál era la presión, la altitud y la temperatura exterior del aire OAT? 

R: Tal vez se leyó mal el N1 (¡Sí!, sucede)

2.¿El problema se presentó de manera gradual o sucedió súbitamente? 

R: Un problema que aparece de manera repentina puede estar relacionado a alguna falla en el sistema de sangrado de aire (algunos le dicen purga) o en el peor de los casos un serio problema en el motor. Se debe proceder con revisión por boroscopio y en su caso desensamble de motor.

 3. ¿N1 e ITT están dentro de un rango de tolerancia? Un motor que está en buenas condiciones puede funcionar a temperatura más baja de lo normal, lo que podría implicar que un motor caliente está usando más carga de sangrado de aire de la normal. 

4. ¿Estaba el sistema antihielo encendido?

R: El sistema anti-hielo usa aire sangrado (o de purga) típicamente lo que haría que el motor funcione a más alta temperatura de la normal.

5. ¿La aeronave estuvo en mantenimiento recientemente? 

R: Tal vez algo no se instaló correctamente (¡Sí!, sucede)

Indicadores de parámetros típicos de motor en Learjet. De arriba a abajo N2, ITT y N1

Cualquier prueba operacional en un avión es costosa por lo que se recomienda ampliamente que se hagan varias pruebas cuando se corre el avión, es decir, checar la presurización normal y de emergencia, el aire acondicionado, los niveles de cargas de los generadores, sistemas anti-hielo, luces, radar, comunicaciones, navegación y piloto automático, etc.

[1] VOLUME 1 TURBOFAN AIRCRAFT ENGINE LIGHT MAINTENANCE MANUAL TFE731-5/-5AR/-5R (ATA NUMBER 72-02-75)