Rivoluzionarie progettazioni di motori aeronautici presentate a un importante evento internazionale dell’industria aerospaziale e della difesa

La visione 2050 dell’UE per l’aviazione prevede di rendere l’Europa un leader mondiale nei prodotti e nei servizi aeronautici sostenibili, soddisfacendo allo stesso tempo le esigenze dei suoi cittadini e della società. A questo scopo, si è posta un obiettivo estremamente impegnativo: ridurre il consumo energetico e le emissioni di CO2 degli aerei per passeggero-chilometro del 75 % entro il 2050.

Tuttavia, questo obiettivo non sarebbe raggiungibile se l’industria dell’aviazione facesse affidamento solamente sui miglioramenti incrementali delle tecnologie all’avanguardia. Parte della riduzione deve essere ottenuta mediante delle tecnologie radicalmente nuove, che il progetto ULTIMATE, finanziato dall’UE, si è prefisso di realizzare nel corso dei suoi 3 anni di svolgimento.

«Per raggiungere l’obiettivo di una riduzione pari al 75 percento, si stima che l’ultimo 18 percento dovrà provenire da una tecnologia innovativa sviluppata nell’ambito di ULTIMATE», afferma Tomas Grönstedt, professore alla Chalmers University of Technology in Svezia e coordinatore del progetto, in un recente comunicato stampa.
Attraverso il suo lavoro, il progetto ha cercato di affrontare le tre principali cause della perdita di energia nei motori aeronautici esistenti: irreversibilità del combustore, calore di scarico del blocco motore ed energia cinetica dello scarico del bypass. Insieme, essi sono responsabili di oltre l’80 % delle perdite complessive di energia. Gli otto concetti di motore presentati al Farnborough International Airshow 2018 rappresentano le soluzioni efficienti sul piano energetico di ULTIMATE.

Otto innovative progettazioni aeronautiche in mostra

Due delle progettazioni sviluppate si basano sul concetto di blocchi motore preraffreddati e combustione a detonazione pulsata. Come descritto nel sito web del progetto, «preraffreddare il flusso del blocco motore prima della combustione a detonazione migliora l’efficienza volumetrica, consente rapporti di compressione superiori per la combustione, riduce il rischio di preaccensione e riduce le esigenze di raffreddamento del motore». I partner del progetto hanno proposto una progettazione per voli interni all’Europa e una variante usando motori turboreattori dotati di scatola a ingranaggi per voli a lungo raggio.

ULTIMATE ha sviluppato tre concetti avanzati di motore. Il primo, un rotore aperto con un ciclo topping a disco nutante, contrasta le inefficienze dei componenti negli impianti motopropulsori a rotore aperto mediante l’introduzione di cicli topping. Gli altri due concetti della squadra includono un turboreattore con un ciclo bottoming a circuito chiuso e un turboreattore che combina un ciclo bottoming a circuito dell’aria aperto con un ciclo topping a disco nutante, raffreddamento intermedio e combustione secondaria. Le progettazioni propongono soluzioni con maggiore potenza specifica del blocco motore, peso ridotto dell’impianto motopropulsore e migliore efficienza termica.

Il concetto di collettore adattivo ultra-sottile proposto dal progetto offre una possibile soluzione per migliorare il funzionamento di motori turboreattori con rapporto di diluizione ultra-elevato equipaggiati con gondole motore ultra-sottili e ultra-corte.

Un ulteriore contributo è rappresentato da un concetto per un recuperatore secondario di fluido in cui due scambiatori di calore sono stati installati all’interno del blocco motore. Infine, il motore a ciclo composto sviluppato dai partner combina soluzioni di turbine a gas convenzionali con motori a pistoni.

«Stiamo ora portando queste tecnologie al livello di maturità tecnologica TRL 2 (Technology Readiness Level)», dichiara Grönstedt.

In seguito a questi risultati verranno messe a punto delle strategie per sviluppare le tecnologie di ULTIMATE (Ultra Low emission Technology Innovations for Mid-century Aircraft Turbine Engines) in prodotti e, successivamente, commercializzarli. Queste strategie serviranno anche da tabelle di marcia per la futura ricerca europea su propulsione e aviazione.


Per ulteriori informazioni, vedere:
sito web del progetto ULTIMATE