Tecnologia degli scambiatori di calore di superficie per i motori aeronautici a basso consumo di domani
Gli scambiatori di calore aria-olio sono una caratteristica fondamentale nella progettazione dei motori a turboventola avanzati. Mantenendo le temperature di olio e combustibile all’interno di limiti definiti, il raffreddatore di superficie contribuisce a raggiungere prestazioni ottimali del motore. Il passaggio del flusso secondario freddo sulla superficie lambita dall’aria dello scambiatore di calore raffredda olio e carburante. Tuttavia, gli attuali raffreddatori di superficie sfruttano l’energia del motore e occupano inoltre delle superfici che servono per ridurre il rumore del motore. Per questo, il loro peso, volume ed efficienza diventano delle questioni fondamentali. Il progetto SHEFAE (Surface heat exchangers for aero-engines), finanziato dall’UE, si proponeva di progettare e fabbricare un raffreddatore metallico di superficie per sostituire una parte della struttura di base della carenatura. I partner del progetto hanno sviluppato e dimostrato un avanzato raffreddatore di superficie strutturale unito a una struttura composita di montaggio (MCS). Essi hanno definito le specifiche per entrambi, che sono in linea con i requisiti per i moderni motori turbogas. Sono state affrontate le sfide relative a capacità, producibilità e progettazione meccanica del materiale della MCS. Questo ha portato a una migliore comprensione complessiva, producendo una progettazione competitiva che offre risparmi di peso pari al 20 % rispetto all’attuale stato dell’arte. Lo sviluppo della progettazione è stato un successo, con parti di buona qualità che vengono prodotte senza ritardi grazie alla modellazione dei processi di calcolo del metodo di fabbricazione. Gli scienziati hanno studiato i meccanismi di cedimento in differenti condizioni di esercizio per le giunzioni imbullonate in materiale composito, e hanno sviluppato modelli di analisi per prevedere questi cedimenti in varie circostanze. Essi hanno valutato le prestazioni di varie resine sintetiche in condizioni di incendio e hanno individuato quale era quella più adatta. Il team di SHEFAE ha inoltre ideato dei modelli per valutare le prestazioni dei raffreddatori di superficie. Introducendo questa tecnologia per le applicazioni aerospaziali civili in Europa e in Giappone, SHEFAE ha contribuito agli obiettivi molto ambiziosi della Visione europea per l’aviazione 2050. Il progetto ha inoltre rafforzato il collegamento tra partner europei e giapponesi nel campo della ricerca e della tecnologia e tra le industrie europee e giapponesi.
