Estensione dei limiti di modellizzazione, per la protezione dei motori aeronautici
I rotori dei motori a turbina, o dischi alettati, sono soggetti a problemi causati dalle vibrazioni. Delle gravi vibrazioni possono avere effetti negativi su dischi a pale privi di regolarità, con variazioni strutturali a seguito di usura o produzione difettosa. Anche l’ingresso di corpi estranei nel motore e il conseguente danno alle pale è responsabile di eventuali guasti. Lo sviluppo di strumenti SHM integrati per le pale del rotore rappresenta pertanto un’importante priorità. Questo è stato l’obiettivo del progetto UPGRADE (Complex dynamic interactions of nonlinear, multistage and localization phenomena in turbine engines: Development and validation of efficient and accurate modeling techniques), finanziato dall’UE. Un efficace monitoraggio SHM si basa su una profonda comprensione dei fenomeni fisici sottostanti da monitorare e sulla correlazione dei rispettivi parametri chiave in quanto ai danni misurabili in relazione alle pale. I ricercatori hanno studiato la fisica fondamentale dietro la risposta complessa e multistadio di un rotore di motore con pale incrinate e/o prive di regolarità. Come parte di un’analisi di risposta forzata, è stato attuato un codice numerico per produrre un database delle risposte alle varie frequenze di vibrazione, per componenti sia regolari che irregolari. Il passo successivo del team è stato quello di sviluppare tecniche di modellizzazione semplificate per ridurre il runtime di analisi non lineare riguardante i dischi a pale che riportano danni. Dopo aver stabilito il background teorico necessario per il monitoraggio SHM, il team ha ideato un metodo per il rilevamento e la localizzazione di cricche nei dischi a pale irregolari e incrinati. A questo scopo, dei modelli di pala sono stati testati in un impianto progettato per convalidare sperimentalmente la precisione e l’efficacia in quanto all’identificazione di pale di motore incrinate. Il progetto UPGRADE ha prodotto degli elementi cardine per un sistema SHM in grado di rilevare i danni alle pale relative alla turbina motore. Le nuove tecniche per il rilevamento in tempo reale di cricche consentiranno un’importante manutenzione e decisioni di riparazione critiche, il che conduce all’aumento delle capacità operative. I benefici del progetto verranno notati anche dall’industria aerospaziale, con lo sviluppo di nuovi veicoli aerei attraverso un maggiore impiego di modellizzazione e simulazioni.
Parole chiave
Motori di velivoli, monitoraggio strutturale, dischi a pale, gravi vibrazioni, UPGRADE
