Analiza obciążeń oddziałujących na silniki lotnicze z konstrukcją otwartego wirnika Silniki lotnicze z otwartym wirnikiem zapowiadają zasadnicze oszczędności paliwa w porównaniu z konwencjonalnymi turbowentylatorami. Wspierane z funduszy unijnych badania ogniskują się wokół dwóch barier, które mogłyby stanąć na przeszkodzie w ich zastosowaniu w przyszłości: hałasu i bezpieczeństwa. Transport i mobilność Technologie przemysłowe Badania podstawowe © matius, Shutterstock Otwarte wirniki mogą spalać mniej paliwa niż turbowentylatory, gdyż pozwalają na większe średnice, prowadząc do wyższego współczynnika dwuprzepływowości bez wzrostu oporu i wagimasy, właściwych gondolom silnikowym. Pierwszy wentylator bez obudowy zademonstrowano w warunkach eksploatacji (lotu) w późnych latach 1980-tych, jednak koncepcja przeleżała na półce aż do tej pory. Prace wznowiono na początku bieżącej dekady, gdy program Czyste Niebo (Clean Sky) wysunął się na pierwsze miejsce w rozwijaniu konstrukcji otwartego wirnika jako następcy turbowentylatorów. W ramach finansowanego przez Unię projektu OPTIMAL (Optimised model for accurately measured in-flight loads), badacze opracowali nową metodologię analizy obciążeń eksploatacyjnych powstających w trakcie lotu, którym poddawane są wsporniki. W szczególności, naukowcy poszukiwali sposobu, by obliczyć obciążenia, oddziałujące na wspornik, na którym zamocowany jest przeciwbieżny otwarty wirnik. Zaadaptowali analizę odwrotną, wykorzystującą metodę elementów skończonych (MES), aby ocenić obciążenia na elementach brzegowych, takich jak spojenie wspornika i kadłuba, z najwyższą możliwą dokładnością. Metoda MES opiera się na pomiarach naprężeń, temperatury i przyspieszenia, wykonywanych przez sieć czujników optycznych i konwencjonalnych. Podczas monitorowania wsporników, naukowcy przeanalizowali wyniki pracy czujników w dwóch różnych konfiguracjach. Dokładność proponowanego podejścia sprawdzono za pomocą skalibrowanego modelu wspornika, reprezentatywnego dla faktycznej konstrukcji. Jakkolwiek analiza odwrotna z zastosowaniem metody elementów skończonych MES okazała się skuteczna w badaniach teoretycznych, w testach laboratoryjnych nie udało się osiągnąć docelowej 3% dokładności. Chociaż projekt OPTIMAL dobiegł końca, naukowcy nadal pracują nad zwiększeniem dokładności zaproponowanej metodologii kontroli za pomocą czujników w połączeniu z monitorowaniem dobrego stanu konstrukcji. Rozważa się również inne zastosowania tej metody w przypadkach, gdy konieczne jest ustalenie obciążeń dynamicznych. Słowa kluczowe Otwarty wirnik, silnik lotniczy, projekt OPTIMAL, obciążenia eksploatacją, metoda elementów skończonych
