China logra el dominio de toda la cadena en la tecnología de fabricación de materiales para motores aeronáuticos

Foto: Captura de pantalla de China Media Group

Si el motor aeronáutico es aclamado como la "perla de la corona de la industria moderna", entonces el álabe de turbina monocristalino es el "diamante engastado sobre esa perla". En la actualidad, solo cinco países —Estados Unidos, Reino Unido, Rusia, Francia y China— han dominado de forma independiente la cadena tecnológica completa para los álabes de turbina monocristalinos, abarcando todo el espectro, desde la investigación y el desarrollo de materiales y la fundición de precisión, hasta la aplicación en ingeniería, informó el martes China Media Group (CMG).

La esencia de un motor de turbina aeronáutica reside en ser un dispositivo de conversión de energía. Convierte la energía química del combustible de aviación en energía térmica de alta temperatura y alta presión mediante la combustión; posteriormente, impulsa la rotación de la turbina, transformando dicha energía en energía mecánica y, finalmente, en la energía cinética de la aeronave, señaló el informe.

Cuanto mayor sea la temperatura que puedan soportar los componentes de la sección caliente del motor, mayor será la eficiencia en la conversión de energía, lo que se traduce en un mayor empuje, un menor consumo de combustible y un rendimiento general superior. Por consiguiente, los álabes de turbina monocristalinos operan bajo condiciones extremadamente rigurosas. Constituyen un factor crítico que determina el rendimiento, la fiabilidad y la vida útil del motor, y sirven como un importante referente para evaluar la capacidad de fabricación aeronáutica de un país, informó CMG.

Li Jiarong, ingeniero jefe del Instituto de Materiales Aeronáuticos de Beijing (AECC), junto con su equipo, ha desarrollado una superaleación monocristalina que cuenta con derechos de propiedad intelectual (PI) totalmente independientes y que ha alcanzado un nivel avanzado a escala internacional.

El informe citó a Li, quien declaró: "Hemos logrado el desarrollo independiente de materiales para álabes de turbina monocristalinos en China. Nuestra superaleación monocristalina de segunda generación, la DD6, ofrece un rendimiento superior o equivalente al de las superaleaciones monocristalinas de segunda generación ampliamente utilizadas en Europa y Estados Unidos".

Además, esta superaleación presenta un menor coste de producción. La DD6 se ha convertido en la superaleación monocristalina más utilizada en China y ha permitido al país ahorrar una gran cantidad de recursos estratégicos, según indicó Li.

A lo largo de los años, las palas de turbina monocristalinas desarrolladas y suministradas por el instituto se han aplicado en múltiples tipos de motores aeronáuticos avanzados, brindando un sólido soporte material tanto a aeronaves militares y civiles —representadas por cazas de combate de última generación— como a helicópteros, señaló Li.

Según CMG, la misión fundamental de las palas de turbina monocristalinas consiste en operar de manera segura, estable y fiable durante largos periodos en entornos extremadamente rigurosos, caracterizados por temperaturas ultraelevadas, altas presiones, altas velocidades de rotación y la erosión provocada por gases corrosivos. Estas palas operan a temperaturas que ya superan las del acero común e incluso se aproximan al punto de fusión de su propia aleación; entonces, ¿cómo logran mantener aun así una operación estable a largo plazo?

Yue Xiaodai, investigador del instituto, explicó en el informe que las superaleaciones monocristalinas a base de níquel utilizan el níquel metálico como elemento base. Los investigadores diseñan científicamente y añaden con precisión una variedad de elementos de aleación, ajustándose a múltiples requisitos de rendimiento, entre los que se incluyen la resistencia a altas temperaturas, la resistencia a la fluencia (creep) y la resistencia a la corrosión térmica.

Aunque estos elementos poseen propiedades físicas y químicas muy dispares, el equipo de investigación —mediante experimentos reiterados y esfuerzos persistentes— no solo ha logrado la fusión y mezcla uniforme de todos los elementos, sino que también ha controlado eficazmente las impurezas, según indicó Yue.

Desde la década de 1980, el instituto ha liderado el desarrollo de superaleaciones monocristalinas con derechos de propiedad intelectual propios, así como la creación de la primera pala de turbina monocristalina de China y la primera pala de turbina monocristalina hueca, entre otros logros. Estos avances han cubierto múltiples brechas tecnológicas en el país, según informó CMG.

La fabricación de las palas de turbina monocristalinas —desde la fundición y preparación de la aleación hasta la entrega del producto final— conlleva más de diez procesos fundamentales de gran envergadura. A su vez, cada uno de estos procesos clave se subdivide en docenas, e incluso decenas, de subpasos precisos y detallados. China se ha convertido en uno de los únicos cinco países capaces de dominar de forma independiente la cadena tecnológica completa, destacó CMG.