Nowe narzędzia przyspieszają projektowanie bardziej wydajnych i cichych samolotów
„Czyste Niebo 2” to największy program badawczy dla lotnictwa, jaki kiedykolwiek powstał w Europie. Ma on na celu przyspieszenie rozwoju technologicznego i skrócenie czasu wprowadzania na rynek nowych i czystszych rozwiązań testowanych na pełnowymiarowych demonstratorach, przyczyniając się w ten sposób do znacznego zmniejszenia wpływu lotnictwa na środowisko. Innowacje ostatnich lat koncentrują się na opracowaniu inteligentnych, ekologicznych i zintegrowanych systemów transportowych, co pozwoli na osiągnięcie celów UE dotyczących ograniczenia emisji CO2 o 75 % i hałasu o 65 %. Dokładniejsza ocena wpływu innowacyjnych silników na środowisko wymaga ich montażu w samolotach koncepcyjnych. Rozwój technologii lotniczych jest jednak procesem złożonym, uwzględniającym wymagania i ograniczenia dotyczące kompletnego systemu powietrznego i jego poszczególnych komponentów, w tym silników. „Integracja modelu silnika w iteracyjnych procesach projektowania samolotów odbijała się na efektywności i opłacalności procesów projektowania”, zauważa Fabrizio Nicolosi, koordynator finansowanego przez UE projektu ADORNO.
Redukcja wpływu transportu lotniczego na środowisko naturalne
Projekt ADORNO powstał z myślą o opracowaniu narzędzi do szybkiego i wiarygodnego obliczania emisji zanieczyszczeń i hałasu przez statki powietrzne w różnych fazach lotu. Nowy, elastyczny model samolotu pomaga w określeniu wymagań dla platformy silnikowej w zakresie ciągu i odbioru mocy przy różnych ustawieniach mocy i warunkach lotu. „Nasz model samolotu ze zintegrowanym interfejsem silnika pozwoli na szybkie i niedrogie opracowanie innowacyjnych i stale rozwijanych rozwiązań lotniczych, ułatwiając komunikację między projektantami silników i samolotów”, zauważa Mario Di Stasio, badacz zaangażowany w projekt ADORNO.
Równoważenie konstrukcji samolotu i silnika
Producenci silników są odpowiedzialni za projektowanie silników, a projektanci płatowców, tacy jak Boeing i Airbus, zazwyczaj dostosowują projekt samolotu do silnika. Istnieje wiele narzędzi do projektowania samolotów, które pomagają określić, co zapewnia najlepsze osiągi samolotu, na przykład niższe zużycie paliwa, lub zdefiniować wymaganą prędkość i wysokość dla transportu określonej ilości ładunku. Ale co się stanie, jeśli silnik charakteryzujący się niskim zużyciem paliwa okaże się większy lub cięższy po zamontowaniu w samolocie? „Zespół projektu ADORNO pracował nad innym podejściem, które zakładało wspólną optymalizację konstrukcji samolotu i silnika. Chodziło o znalezienie najlepszego połączenia między silnikiem a samolotem, a także o zrozumienie rzeczywistych korzyści płynących z zamontowania nowego silnika na starym samolocie”, wyjaśnia Nicolosi. W oparciu o wymagania dotyczące ciągu i odbioru mocy, określone z wykorzystaniem modeli samolotów ADORNO, firma MTU Aero Engines zaprojektowała nowy silnik turbowentylatorowy o wysokim stopniu dwuprzepływowości. Dokonano selekcji pomiędzy różnymi konstrukcjami silników, wykorzystując czynniki handlowe dotyczące spalania paliwa opracowane przez Uniwersytet Neapolitański im. Fryderyka II. Spalanie paliwa i emisje na poziomie samolotu były monitorowane przy zmianie różnych parametrów silnika, takich jak jednostkowe zużycie paliwa, sucha masa, maksymalna średnica gondoli i długość jej osłony. Te czynniki handlowe mogą być wykorzystane w różnych projektach dotyczących podobnych konfiguracji samolotów. Partnerzy projektu zaprojektowali również aplikację do prognozowania hałasu. Narzędzie to można łatwo zintegrować z zewnętrznymi narzędziami analitycznymi, aby ocenić wzajemny wpływ hałasu i emisji. „Zespół projektu ADORNO wdrożył zintegrowane podejście do optymalizacji projektu samolotu i silnika już na bardzo wczesnych etapach projektowania, aby przyczynić się do realizacji celów lotnictwa w zakresie redukcji emisji. Nasze narzędzia zwiększą konkurencyjność producentów silników w Europie i skrócą czas wprowadzania na rynek nowych produktów lotniczych”, podsumowuje Nicolosi.
Słowa kluczowe
ADORNO, samolot, silnik, hałas, model samolotu, zużycie paliwa, czynniki handlowe, Czyste Niebo 2