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Multipurpose test rig for transmissions gearboxes.

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Una scatola di trasmissione di prova per la prossima generazione di elicotteri composti

Nel corso degli ultimi 60 anni, la costruzione degli elicotteri ha seguito lo stesso principio di base. Oggi, i partner europei stanno sviluppando e collaudando un nuovo modello rivoluzionario di aerogiro.

Trasporti e Mobilità

Il progetto MUTR, finanziato dall’UE, si è dedicato alla progettazione di un sistema di prova della scatola di trasmissione per un dimostratore di aerogiro rapido ed economico (RACER, Rapid and Cost-Effective Rotorcraft) di nuova creazione. Il «RACER» è un elicottero composto, realizzato da Airbus, che coniuga la velocità elevata con il decollo e l’atterraggio verticali e comprende ali ed eliche a sostegno della propulsione, al posto di un rotore di coda tradizionale. L’aerogiro è azionato da due motori, uno dei quali è in grado di arrestarsi e riavviarsi non appena in volo per risparmiare carburante e aumentare la portata. Alcuni ricercatori del Centro ceco di ricerche aerospaziali (VZLU) hanno eseguito la progettazione e l’implementazione di una scatola di trasmissione ausiliaria (adattativa), che fa parte di un dispositivo di collaudo multifunzione per la convalida di riduttori speciali per elicotteri di nuova concezione per il RACER. Si tratta di un componente cardine per il dispositivo di azionamento dell’elicottero, che trasmette la potenza da due motori turboalbero al rotore principale e ai rotori laterali.

Convalida in condizioni di emergenza

Il gruppo ha innanzitutto progettato il dispositivo di prova e quindi è passato alla progettazione, alla produzione e al collaudo del convertitore di coppia idraulico (accoppiatore) e del relativo dispositivo di prova per la convalida del RACER. «Il dispositivo di prova è un dispositivo potente che ci permette di sperimentare non solo le normali modalità di viaggio, ma anche tutte le condizioni di emergenza e sovraccarico a cui potrebbe essere esposto il riduttore principale dell’aerogiro durante il funzionamento», afferma Petr Pick, coordinatore del progetto. La modalità di prova proposta si compone di quattro parti: la piastra principale della scatola di trasmissione, gruppi laterali di carico, scatola di trasmissione adattativa e meccanismi di supporto. La convalida del riduttore principale sul dispositivo di prova è analoga a quella dell’effettivo aerogiro, il che permette di adottare i valori misurati durante il processo di verifica e di certificazione. Il convertitore di coppia idraulico, efficiente dal punto di vista energetico, ha simulato il carico proveniente dai due rotori laterali. La potenza trasmessa dagli alberi rappresentanti le unità di trasmissione è stata convogliata dalla scatola di trasmissione adattativa alla scatola di trasmissione principale, che si dirama in due rami del rotore laterale e in un ramo del rotore principale. La configurazione ottenuta presenta tre circuiti di alimentazione in cui è possibile modificare il flusso di potenza in modo indipendente, permettendo allo stesso tempo la simulazione del funzionamento in modalità di motore singolo inattivo nonché in diverse modalità di volo.

Un convertitore di coppia affidabile ed efficiente

Oltre a due coppie di ingranaggi, a un convertitore di coppia e a un misuratore di coppia unici posizionati nella scatola di trasmissione, questo dispositivo permette di svolgere prove di carico e la taratura del convertitore di coppia. Il sistema idraulico utilizzato dal convertitore di coppia non solo carica la torsione, ma risolve anche il problema del raffreddamento degli ingranaggi e dei cuscinetti della scatola di trasmissione. Secondo Pick: «Il Centro VZLU sta realizzando l’interconnessione delle scatole di trasmissione dei rotori laterali tramite alberi di trasmissione verticali, sostenuta da due o tre alloggiamenti di cuscinetti ausiliari affinché le due scatole di trasmissione formino un blocco unico. Gli alberi di trasmissione sono collegati alle scatole di trasmissione dei rotori laterali mediante ingranaggi conici». Il collaudo della scatola di trasmissione e del suo ciclo di vita richiedono la presenza di un convertitore di coppia efficiente, affidabile e duraturo. Il dispositivo creato dal progetto MUTR soddisfa in maniera perfetta tutti questi criteri e ha superato con successo il processo di convalida per una capacità di carico fino a 5 900 Nm a 3 330 giri al minuto. Inoltre, è possibile applicare il dispositivo a sistemi sofisticati di simulazione del carico, tra cui il dispositivo di prova RACER.

Parole chiave

MUTR, scatola di trasmissione, rotore, dispositivo di prova, elicottero, accoppiatore, aerogiro, riduttore, convertitore di coppia

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