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.

Nuovi traguardi

La sfida della ricerca

L’Unione Europea, insieme al gruppo di esperti dell’Advisory Council for Aviation Research and Innovation in Europe (ACARE), ha richiesto agli operatori del settore e in particolare al mondo della ricerca di ridurre, entro il 2020, l’impatto ambientale degli aerei.

L’impatto del trasporto aereo sull’ambiente

Solo il 2% di CO2

Secondo l’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), il trasporto aereo incide solo per il 2% sulle emissioni globali di CO2 generate dall’uomo. Anche considerando le emissioni di ossidi di azoto e di vapore acqueo, si stima che il traffico aereo rappresenti solo il 4,6% dell’effetto totale dell'uomo sul clima.

Flotta aerea

Da decenni l’aviazione registra la crescita di gran lunga più importante tra le modalità di trasporto utilizzate dall’uomo.
Il trasporto aereo è destinato a raddoppiare nei prossimi anni.

Gli attori GREAT 2020

La leadership tecnologica del territorio

Torino e il Piemonte vantano una leadership indiscussa nel campo della motoristica per aeromobili.

  • AVIO AERO SPA
  • APR
  • ACTUA
  • BLUE ENGINEERING
  • BYTEST
  • CRIOTEC IMPIANTI
  • EXEMPLAR
  • FRATELLI GUAZZONI
  • ISTEC-CNR
  • LEAR
  • IMT-MECCANODORA FAVRETTO
  • MEPIT
  • NEOHM
  • NOVATEA
  • P&G SOLUZIONI
  • POLITECNICO DI TORINO
  • POWERCON
  • PRAXAIR
  • PROGESA
  • RTM
  • SAET
  • SILMAX
  • SKYTECHNOLOGY
  • SPI
  • TECNOGRANDA
  • TESEO
  • URMA ROLLS

Quali emissioni

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.

Il cuore del velivolo

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.

I laboratori GREAT 2020

Competenze

Il progetto GREAT 2020 si è concretizzato nella costituzione di sei laboratori, focalizzati sulle tecnologie strategiche per realizzare sistemi motore più efficienti ed ecologici.

Materiali innovativi per strutture leggere

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.

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