Costruire un motore aeronautico migliore
Quando si parla di obiettivi di riduzione delle emissioni, l’Europa punta in alto. Secondo gli obiettivi Visione 2020 fissati dal Consiglio consultivo per la ricerca e l’innovazione aeronautica in Europa (ACARE), il settore europeo dei motori aeronautici si è impegnato a ridurre il suo totale di emissioni di CO2 e consumo di carburante del 2000 del 15-20 %, a seconda delle dimensioni del motore. Inoltre, tutto il settore europeo del trasporto aereo mira a raggiungere una riduzione del 50 % rispetto all’anno 2000. Ma con sempre più persone che prendono l’aereo e le pressioni per mantenere i viaggi economicamente fattibili e sicuri, alcuni potrebbero vedere questi obiettivi come un obiettivo troppo ambizioso. Non LEMCOTEC. Per ridurre le emissioni di CO2 del 20-30 %, LEMCOTEC ha sviluppato altre tecnologie per il motore principale a livello del sotto-sistema e dei componenti. Queste tecnologie permettono il funzionamento a pressioni e temperature più alte, il che aumenta l’efficienza del ciclo termico del motore. La ricerca comprende la progettazione del cofano motore per ottenere maggiore rigidità e diminuire il peso e la riduzione delle esigenze di raffreddamento dell’aria per le strutture calde. “Rapporti di pressione più alti normalmente portano a un aumento di peso e di costi,” spiega il coordinatore del progetto Ralf von der Bank. “LEMCOTEC ha raggiunto un vantaggio generale riducendo il peso dei componenti, migliorando l’aerodinamica e l’efficienza del raffreddamento e applicando materiali avanzati che permettono temperature più alte e minori densità.” Migliorare la tecnologia LEMCOTEC non ha solo costruito nuovi motori. Ha lavorato per migliorare la tecnologia dei componenti che formano i sotto-sistemi del motore, come compressori, sistemi di combustione, interfaccia combustore-turbina, turbine e strutture avanzate del motore con rapporti di pressione ultra alti. “In quanto progetto integrato di Livello 2, LEMCOTEC ha verificato le tecnologie del motore principale che sono necessarie per futuri rapporti di motori aeronautici a pressione generale ultra alta fino al livello del sotto-sistema,” spiega von der Bank. “In questo modo, abbiamo aiutato a colmare il divario tra le azioni di base di ricerca e innovazione e le dimostrazioni di tecnologia pre-competitiva dell’iniziativa Clean Sky.” Nel corso del progetto, i ricercatori hanno definito tre architetture di motore di studio generiche che rappresentavano applicazioni regionali a lunga e media distanza. Per esempio, per quanto riguarda il motore regionale, i ricercatori hanno identificato vari componenti che avevano le potenzialità per migliorare l’efficienza dal punto di vista delle emissioni. Per raggiungere questo potenziale, il progetto ha sviluppato sotto-sistemi di combustione che integrano una tecnologia a combustione magra con iniezione di combustibile avanzata. Provvisto di questo nuovo sottosistema di combustione magra, il motore è ora pronto per raggiungere i suoi obiettivi di riduzione di Nox del 65-70 %. Risultati incoraggianti I ricercatori stanno attualmente testando una delle tre tecnologie di combustore a basse emissioni. “I risultati che stiamo ottenendo sono molto incoraggianti,” dice von der Bank. “La nostra valutazione ha mostrato che per tutti e tre i tipi di motore, gli obiettivi del progetto per quanto riguarda la riduzione delle emissioni di CO2 sono stati per lo più raggiunti.” Ralf von der Bank aggiunge che la riduzione delle emissioni di CO2, del vapore acqueo di ossidi di zolfo è proporzionale alla riduzione della combustione di combustibile. Grazie ai sistemi molto efficienti di combustione magra, le riduzioni delle emissioni di Nox sono maggiori di quanto previsto inizialmente. Questo significa che migliorando le efficienze dei sotto-sistemi del motore, l’impronta ambientale generale dell’aeromobile può essere ridotta di circa due litri di carburante per passeggero per 100 chilometri viaggiati. “Si tratta di un miglioramento sostanziale di efficienza guadagnato concentrando l’attenzione sul motore principale che è un elemento importante del sistema di propulsione di un aeroplano,” aggiunge von der Bank. “Quando associati a miglioramenti di efficienza in cellule, operazioni e gestione del traffico aereo, gli obiettivi della visione 2020 sono molto realistici. Il consumo di appena un litro di carburante per 100 chilometri per passeggero è diventato fattibile a lungo termine.”
Parole chiave
LEMCOTEC, motori aeronautici, emissioni di CO2, Visione 2020
