Promosso dal Comitato Distretto Aerospaziale Piemontese e co-finanziato dalla Regione Piemonte con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale POR-FESR 2007-2013, GREAT 2020 è un programma di ricerca che mira a sviluppare tecnologie innovative per i motori aeronautici di prossima generazione.
Torino e il Piemonte vantano una leadership indiscussa nel campo della motoristica per aeromobili.
Avio Aero è capofila del progetto GREAT 2020 grazie alla sua leadership tecnologica e manifatturiera nei sistemi per la propulsione aerospaziale. Al progetto partecipa una rete di imprese con competenze e capacità ad alto contenuto tecnologico.
Nel motore aeronautico le principali emissioni generate dal processo di combustione sono di biossido di carbonio (CO2) e di ossidi di azoto (NOx).
Se il quantitativo di CO2 prodotto è direttamente proporzionale alla quantità di combustibile bruciato, la formazione di NOx dipende anche dalle condizioni termiche della camera di combustione: ad esempio, in fase di decollo, quando le temperature nella camera di combustione sono al livello più alto, le emissioni di NOx sono massime.
Per ridurre le emissioni di CO2 è necessario diminuire il quantitativo di combustibile bruciato per produrre la spinta necessaria all’aereo:
Aumentando l’efficienza complessiva del motore Riducendo il peso dei suoi sotto-sistemi.Le moderne configurazioni motore sono di tipo Turbofan, un’architettura che prevede lo sdoppiamento in due flussi distinti della portata d’aria che entra nel propulsore:
Una parte ridotta di flusso (flusso caldo e veloce) viene elaborata dalla sezione core del motore, essa contribuisce alla spinta in proporzione minima ma fornisce la potenza necessaria per mettere in rotazione la turbina e il fan. La restante parte (flusso freddo e lento) viene accelerata dal fan nel condotto di by-pass ed espulsa.Il rapporto tra il flusso freddo e il flusso caldo è definito come rapporto di by-pass.
Considerando che la spinta è il prodotto tra la portata di aria che entra nel motore e la sua accelerazione, se si aumenta il volume d’aria che può essere elaborato dal fan, a parità di spinta si può ridurre la quantità di flusso caldo e veloce e quindi i consumi di combustibile.
Se l’incremento dell’efficienza termica delle nuove configurazioni motore da un lato garantisce la riduzione delle emissioni di CO2, dall’altro può risultare svantaggioso in termini di emissioni di NOx senza lo sviluppo di specifiche tecnologie di combustione.
La tecnologia più promettente per ridurre le emissioni di NOx si chiama Lean-Burn, una configurazione di combustore che prevede un alto rapporto tra aria e quantità di combustibile nella zona in cui la fiamma viene generata, limitando la temperatura di picco e il tempo di permanenza ad alte temperature.
Le nuove architetture motore
La comunità aeronautica cerca nuove soluzioni di architettura motore in grado di consentire un elevato rapporto di by-pass:
L’Advanced Turbofan Engine, che aumenta il rapporto di by-pass, introducendo materiali leggeri e incrementando l’efficienza termica della sezione core del motore. L’Open Rotor, che impiega eliche controrotanti esterne. Il Geared Turbofan, in cui la velocità della turbina e del fan raggiunge la massima efficienza grazie a un sistema di riduzione integrato nel motore.
Il laboratorio LIFT è dedicato allo sviluppo di nuovi materiali a bassa densità e alta resistenza, al loro impiego per le soluzioni progettuali innovative e ai processi di fabbricazione e certificazione a essi associati per le configurazioni motore di nuova generazione.
Progetto co-finanziato con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale POR-FESR 2007-2013
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