Technologia powierzchniowych wymienników ciepła do zastosowania w silnikach lotniczych o niskim spalaniu w przyszłości
Wymienniki ciepła między powietrzem a olejem są zintegrowanym elementem zaawansowanych silników turbowentylatorowych. Dzięki utrzymaniu temperatury oleju i paliwa w określonych granicach chłodnice powierzchniowe przyczyniają się do optymalnego działania silnika. Ruch chłodnego powietrza owiewającego powierzchnię wymiennika ciepła schładza olej i paliwo. Jednakże współczesne chłodnice powierzchniowe obciążają silnik i zajmują powierzchnie służące do ograniczania hałasu silnika. Ich masa, objętość i wydajność są więc niezwykle istotne. W ramach finansowanego przez UE projektu SHEFAE (Surface heat exchangers for aero-engines) naukowcy mieli za zadanie zaprojektować i wytworzyć chłodnice powierzchniowe z metalu, które zastąpią część struktury owiewki. Uczestnicy tego projektu opracowali i zademonstrowali zaawansowaną chłodnicę powierzchniową umieszczoną na montażowej strukturze kompozytowej. Określili oni specyfikację dla obu wyrobów, które są zgodne z wymogami dotyczącymi współczesnych silników turbinowych. Skoncentrowano się na takich kwestiach problematycznych, jak możliwości materiału, z którego powstanie montażowa struktura kompozytowa, jak również stopień trudności jej wytworzenia oraz konstrukcja mechaniczna. Dzięki temu uzyskano ogólną wiedzę na temat wyrobu, co przełożyło się na stworzenie konkurencyjnego projektu, który jest o 20% lżejszy niż podobne współcześnie produkowane urządzenia. Projekt udało się zrealizować z powodzeniem, otrzymując części wysokiej jakości, które zostały wyprodukowane na czas dzięki użyciu obliczeniowego modelowania procesu produkcji. Naukowcy zbadali mechanizmy awarii dla połączeń z użyciem śrub kompozytowych w zmiennych warunkach ich działania, a następnie opracowali modele badawcze, które pozwolą przewidzieć takie awarie w wielu różnych okolicznościach. Zbadano również zachowanie się różnych rodzajów żywic pod wpływem ognia i wybrano najbardziej odpowiedni materiał. Ponadto, aby ocenić działanie chłodnic powierzchniowych, zespół projektu SHEFAE opracował w tym celu modele. Poprzez wprowadzenie tej technologii do zastosowania w lotnictwie cywilnym w Europie i Japonii projekt SHEFAE przyczynił się do realizacji ambitnego celu w ramach europejskiej wizji lotnictwa 2050. Projekt ten zacieśnił też współpracę badawczą, technologiczną i przemysłową między Europą i Japonią.
