Kontrolowanie łopat wirnika w ekologicznych silnikach lotniczych
Globalizacja oznacza wzrost liczby lotniczych podróży odbywanych w celach biznesowych czy turystycznych. Wyjątkowe partnerstwo prywatno-publiczne w ramach unijnej inicjatywy Czyste niebo wspiera prace badawczo-rozwojowe związane z nowymi koncepcjami i technologiami mającymi zmniejszyć negatywny wpływ lotnictwa na środowisko. Silnik z odkrytymi śmigłami przeciwbieżnymi (CROR) należy do najbardziej obiecujących rozwiązań. Ma on szansę zastąpić silniki turbowentylatorowe będące standardowym napędem samolotów odrzutowych oraz przyczynić się do zmniejszenia emisji o 20%. Kluczowym elementem będzie kontrolowanie nachylenia łopat w celu regulacji mocy i prędkości statku powietrznego, co nie jest możliwe w przypadku silników turbowentylatorowych. W ramach projektu OREAT (Open rotor engines advanced technologies for rotor blade pitch change mechanism), finansowanego ze środków UE, naukowcy badali możliwe rozwiązania w tym zakresie. Koncepcje wirnika otwartego są przedmiotem badań już od pewnego czasu, ale problemem pozostaje hałas oraz bezpieczeństwo nieosłoniętych podzespołów. Naukowcy prowadzą intensywne badania i przeprojektowują to rozwiązanie, przygotowując demonstracyjną technologię. Za punkt wyjścia w projekcie OREAT przyjęto specyfikacje demonstracyjnego silnika CROR, którego testy naziemne zaplanowano na koniec 2015 r. W oparciu o te specyfikacje zespół przeanalizował wiele różnych mechanizmów zmiany nachylenia łopat (PCM). Po wstępnych analizach najbardziej obiecujące konstrukcje poddano wszechstronnym testom dotyczącym niezawodności, bezpieczeństwa, masy, wydajności, możliwości sterowania, łatwości utrzymania, trwałości, dojrzałości i kosztów. Następnie wybrano jedną, najlepszą koncepcję. Na podstawie sprawdzonych danych dotyczących niezawodności uczestnicy projektu OREAT dowiedli, że aktualnie najlepsza konstrukcja nie spełnia wymagań stawianych przez atesty bezpieczeństwa, a dokładniej ich części odnoszące się do potencjalnego wyłączenia podczas lotu. Projekt OREAT II będzie kontynuacją inicjatywy OREAT i będzie poświęcony ograniczeniu ryzyka związanego z PCM w celu zbudowania spełniającego wymogi atestowe mechanizmu PCM w zakresie technologii programu Czyste niebo. Projekt OREAT wnosi istotny wkład w opracowanie bezpiecznej i niezawodnej koncepcji CROR dzięki ograniczeniu ryzyka związanego z tym ważnym elementem PCM. Po wyłonieniu najlepszych koncepcji w oparciu o szereg różnych kryteriów naukowcy przechodzą do fazy optymalizacji najbardziej obiecujących PCM.
Słowa kluczowe
Łopata wirnika, silniki, z otwartym wirnikiem, CROR, nachylenie łopat, mechanizm zmiany nachylenia
