Compositi elastici per i motori aeronautici futuri
Il concetto di motore a rotore aperto controrotante (CROR), chiamato anche turboelica, ha due eliche che ruotano in direzioni opposte attorno allo stesso asse. Quella a monte impartisce energia al flusso di aria recuperato da quella a valle, aumentando l’efficienza. Vista l’assoluta vicinanza dei due rotori e gli elevati carichi dinamici, le aerodinamiche instabili e la fatica sono le sfide tecniche da affrontare. Finanziato dall’UE, il progetto LIGHT-COWLS sta sviluppando metodi volti alla produzione di componenti di navicella per motore rotante (carenature) in compositi leggeri per il CROR. Saranno utilizzati per produrre componenti cilindrici conici aventi un diametro di circa 1,5 m. Per l’impiego nel dimostratore dell’UE SAGE2 (Sustainable and Green Engine 2), gli scienziati hanno tentato di ottenere le necessarie specifiche di peso e resistenza, risolvendo nel contempo il problema del funzionamento alle alte temperature. L’attenzione era posta su resine con elevate temperature di transizione vetrosa (Tg) e fibre di rinforzo. La Tg è un aspetto critico per qualsiasi sistema polimerico. Al di sotto della Tg, un composto polimerico ha una resistenza ed una rigidità molto più elevate, oltre a maggiore isolamento elettrico, stabilità dimensionale e resistenza chimica. A fini pratici, la Tg è spesso considerata il limite nella temperatura di funzionamento. Nel primo periodo del progetto, gli scienziati hanno selezionato e testato materiali compositi e sviluppato una progettazione preliminare. Su questa base, i partner hanno realizzato prove di mitigazione del rischio manifatturiero per valutare possibili sfide produttive e per prendere provvedimenti atti a ridurre la probabilità di errore. Il progetto è poi passato alla fase critica della progettazione. Tutte le carenature prodotte sono state fornite al motore dimostratore SAGE 2 Open Rotor. I ricercatori di LIGHT-COWLS hanno fornito carenature rotanti di qualità aeronautica fatte di componenti leggeri high-Tg da utilizzare nel dimostratore SAGE2 per il motore CROR. La riuscita commercializzazione inciderà fortemente sul consumo di carburante e sulle emissioni, con un impatto globale sul cambiamento climatico e sui costi dei viaggi aerei.
Parole chiave
Compositi, rotore aperto controrotante, carenature, SAGE2, temperature di transizione vetrosa
