Motori geared turbofan ad alte prestazioni I ricercatori finanziati dall’UE hanno realizzato nuovi metodi sperimentali e teorici per studiare il modo in cui le variazioni nella tolleranza di progettazione relativa alle scatole ingranaggi per aeromobili possono influenzare le prestazioni di trasmissione. Trasporti e Mobilità Energia Ricerca di base © jannoon028, Shutterstock Il mercato aeronautico sta gradualmente passando da motori turbofan convenzionali verso motori geared, molto più efficaci per ridurre i consumi di carburante. La progettazione del sistema di trasmissione della potenza è essenziale per aumentare la densità di potenza ad alte velocità operative, inoltre il design del sistema deve tollerare eventuali variazioni che possono comprometterne l’efficienza. Nel progetto OPTIMIZE (Design of experiments to optimize design solutions for a power reduction gearbox), finanziato dall’UE, i ricercatori hanno realizzato dei metodi sperimentali per valutare l’effetto della variazione di tolleranza di progettazione, sull’efficienza della trasmissione. L’obiettivo era quello di analizzare l’impatto di aspetti quali deviazione totale di beccheggio, deviazione totale del profilo, deviazione totale dell’elica e di parametri tra cui l’angolo di pressione, la capacità di carico, l’usura degli ingranaggi e le perdite di rumore. I ricercatori hanno ottenuto dati importanti in quanto a resistenza all’usura, errori di trasmissione e perdite di potenza, mediante l’esecuzione di prove su due serie di ingranaggi che differivano nella forma geometrica. Il primo gruppo ha riguardato ingranaggi con errori microgeometrici generati durante il processo di produzione, mentre il secondo gruppo ha compreso ingranaggi con geometria ottimizzata. Il banco di prova era costituito da sensori di forza integrati, accelerometri e codificatori, nonché da funzionalità software per l’analisi dei segnali provenienti da diversi sensori. Il lavoro sperimentale è stato integrato a simulazioni numeriche utilizzando strumenti di analisi degli ingranaggi sotto carico (load tooth contact analysis, LTCA). Con l’aiuto di tali strumenti, è stato possibile stimare il grafico relativo all’errore di trasmissione e visualizzare la forma dei cuscinetti, considerando gli angoli di carico e tra gli assi. I miglioramenti nelle prestazioni relative agli ingranaggi sono spinti principalmente dalle richieste continue di operatori esperti in ambito di motori geared turbofan. Si ricerca una maggiore densità di potenza con un peso leggero, un design compatto, bassi costi di produzione e di esercizio, lieve rumorosità e maggiore affidabilità. Gli strumenti del progetto OPTIMIZE possono contribuire a realizzare questo sogno. Parole chiave Geared turbofan, tolleranza di progettazione, scatola degli ingranaggi, trasmissione di potenza, OPTIMIZE, analisi degli ingranaggi sotto carico
