Znaczenie oleju w silnikach lotniczych
Coraz wydajniejsze konstrukcje silników turbowentylatorowych stwarzają trudności związane z chłodzeniem oleju silnikowego. Dzięki wsparciu finansowemu UE dla projektu ACOC-TH belgijscy naukowcy badają nowe koncepcje budowy wymienników ciepła do chłodnic oleju chłodzonych powietrzem. Chłodnice oleju chłodzone powietrzem, zwane też chłodnicami powierzchni silnika, są powszechnie używane do chłodzenia oleju krążącego w układzie olejowym silnika lotniczego. Dodanie wzdłużnych żeberek zwiększa powierzchnię wymiany, a tym samym sprawność termiczną, ale może pogarszać właściwości aerodynamiczne. Z tego względu badacze pracujący nad projektem ACOC-TH opracowują opisy matematyczne zachowań termicznych chłodnic oleju chłodzonych powietrzem. Nowe koncepcje są testowane w tunelu aerodynamicznym przy prędkościach okołodźwiękowych oraz na specjalnym stanowisku do testów chłodnic oleju chłodzonych powietrzem w celu optymalizacji parametrów aerodynamicznych i termicznych. W przypadku chłodnic oleju chłodzonych powietrzem tworzenie opisów matematycznych wymiany ciepła wymaga znajomości parametrów termicznych w miejscach, w których nie zawsze możliwe jest dokonanie pomiaru. Wymaga to rozwiązywania tzw. zagadnień odwrotnych, dla których niekoniecznie musi istnieć rozwiązanie (w odróżnieniu od zagadnień bezpośrednich). Co więcej, znalezienie rozwiązania nie gwarantuje jego unikalności. Zagadnienia tego typu bywają też bardzo wrażliwe na zakłócenia w danych wejściowych. Podczas pierwszych 18 miesięcy projektu ACO-TH badacze opracowali metodę odwrotną przewodzenia ciepła w celu szacowania rozkładu strumienia cieplnego na podstawie pomiarów temperatury z użyciem termografii podczerwonej. Nowa metoda jest mało wrażliwa na szumy w danych wejściowych i dostarcza rozwiązania zagadnienia przewodzenia ciepła w trzech wymiarach obarczone średnią niepewnością poniżej 20%. Naukowcy stworzyli też i wykorzystali stanowisko testowe w tunelu aerodynamicznym, które umożliwia dostęp przyrządów optycznych i dokonywanie pomiarów dla potrzeb zaawansowanej analizy przewodzenia ciepła. Uzyskanie dostępu optycznego do żeberka na pełnej jego długości nie było możliwe. Naukowcom udało się jednak poznać proces wymiany ciepła w trzech wymiarach dzięki użyciu nowej metody odwrotnej przewodzenia ciepła. Opracowano też instalację do testowania powierzchniowych chłodnic oleju chłodzonych powietrzem przeznaczoną specjalnie do porównywania właściwości aerodynamicznych i termicznych różnych obiecujących technologii poprzez modyfikowanie parametrów powietrza lub oleju. Projekt ACOC-TH stworzył niezbędne narzędzia matematyczne i doświadczalne do oceny technologii chłodnic oleju chłodzonych powietrzem przeznaczonych do ekologicznych silników turbowentylatorowych przyszłości. Dzięki wykonanym pracom technologie chłodzenia będą dotrzymywać kroku postępom w budowie silników, aby zapewnić europejskiemu przemysłowi lotniczemu przewagę nad konkurencją.
