Motori aeronautici rivestiti con tubi in composito

Con più di 150 tubi e raccordi presenti nei motori aeronautici, l’uso di compositi anziché tubazioni metalliche potrebbe determinare una notevole riduzione del peso non solo del motore ma anche dell’aereo, con una conseguente diminuzione del consumo di carburante e delle emissioni di anidride carbonica.

Tecnologie industriali

La progettazione di tubi e raccordi non metallici che replicano i componenti esistenti è stata estremamente difficile per i partner del progetto COMPIPE(si apre in una nuova finestra) (Composite pipes and fittings for aero-engines dressing), finanziato dall’UE. L’insieme di tubi risultante deve essere in grado di resistere al duro ambiente operativo di un motore aeronautico. In particolare, i tubi devono supportare pressioni fino a 31 bar, temperature fino a 165 °C e la corrosione da contatto con fluidi idraulici, oli e carburanti aerei. Inoltre, il duro ambiente dei motori aeronautici comporta l’esposizione a vibrazioni e condizioni generali usuranti. A seconda della loro posizione, i tubi devono essere resistenti al fuoco o ignifughi. I partner COMPIPE hanno iniziato confrontando i migliori tubi metallici per motori aeronautici con i migliori tubi in composito utilizzati in diverse applicazioni, inclusi quelli in materiali termoindurenti e termoplastici. Alla fine, i polimeri rinforzati con fibre di carbonio intrecciate (CFRP) hanno fornito la migliore combinazione di prestazioni e formabilità. Successivamente, sono stati analizzati diversi progetti e materiali per raccordi per tubi e raccordi terminali. Dopo aver esaminato una vasta gamma di metodi, i ricercatori hanno adattato le tecniche dei metalli ai compositi e sviluppato un processo brevettato che consente la giunzione ad alta precisione dei raccordi terminali ai tubi in composito. L’ultima sfida era quella di dimostrare le capacità dei polimeri CFRP intrecciati per superare i test richiesti. Dopo oltre due anni e mezzo di ricerca, il materiale composito poteva essere modellato e post-formato in forme complesse. È importante sottolineare che i prodotti finali soddisfano i rigorosi requisiti di test sia per applicazioni resistenti al fuoco che ignifughe. Il team del progetto è riuscito a rinnovare la copertura dei motori aeronautici adeguandola alle esigenze del XXI secolo. I concetti e i componenti della progettazione delle tubazioni sono rimasti invariati per lungo tempo. Ad esempio, c’è poca differenza nei materiali e nei componenti utilizzati nella copertura dei più recenti motori aeronautici Rolls-Royce Trent e l’RB211 degli anni 70. Il progetto COMPIPE ha anche dimostrato che una modesta riduzione del peso di un singolo raccordo può avere un effetto immenso sul costo complessivo e sull’impatto ambientale della produzione e del volo di un aeromobile. Le prime stime dimostrano che è possibile realizzare ingenti risparmi con una riduzione di 10 kg per motore con le nuove tecnologie.