Un sistema passivo di apertura della ventilazione per i motori aeronautici
Alla luce del contesto attuale in cui il settore dell’aviazione cerca di ridurre la propria impronta di carbonio, si sta prestando particolare attenzione all’innovazione dei motori aeronautici. Se da un lato le loro progettazioni di ultima concezione rappresentano un cambiamento radicale in termini di efficienza, dall’altro creano nuove sfide per quanto concerne la gestione termica. «Dato che i sistemi di propulsione di nuova generazione incrementano sempre più la propria efficienza, diventa fondamentale trovare il modo di ottimizzare la ventilazione del vano centrale del motore», spiega Nicolas Baillot d’Etivaux, practice manager presso l’impresa EPSYL-ALCEN e responsabile del reparto modellizzazione di dati e sistemi. Con il sostegno del progetto PALOMA, finanziato dall’UE, EPSYL-ALCEN sta collaborando con Nimesis, Akkodis e Atherm proprio per raggiungere questo obiettivo. «Ci proponiamo di ottimizzare la ventilazione del motore per migliorare il raffreddamento del vano centrale in funzione della sua temperatura», aggiunge Baillot d’Etivaux, che ha ricoperto il ruolo di coordinatore del progetto.
Sostituire l’elettronica con una lega a memoria di forma
Nella maggior parte degli aeromobili, le dimensioni del sistema di ventilazione del vano centrale vengono calibrate al fine di evitare la concentrazione di vapori infiammabili. Esso viene inoltre progettato per garantire un raffreddamento sufficiente dei vari componenti durante le fasi più critiche del volo. «I sistemi di ventilazione convenzionali non vengono ottimizzati per le fasi di volo meno critiche, come quella di crociera, che costituiscono tuttavia la maggior parte del volo a livello temporale e comportano un inutile consumo di carburante», spiega Baillot d’Etivaux. Per migliorare questa situazione, il progetto ha concepito un sistema di ventilazione adattativa in grado di regolare il raffreddamento del vano centrale a seconda della temperatura effettiva, e non della fase di volo in cui si trova l’aeromobile. Invece di affidarsi all’elettronica, la soluzione utilizza il calore rilasciato dal motore per attivare l’apertura dello sportello; a questo punto, un condotto termico trasporta il calore catturato verso una lega a memoria di forma collocata frontalmente nel vano che, una volta riscaldata, cambia forma innescando il meccanismo di apertura e consentendo l’ingresso dell’aria più fredda nel vano.
Testare, regolare, ripetere
A livello teorico, la soluzione è innovativa; in termini pratici, tuttavia, siamo sicuri che funzioni? Per scoprirlo, il progetto PALOMA, che ha ricevuto il sostegno fornito dall’impresa comune Clean Sky 2, l’ha messa alla prova. Utilizzando un banco di prova, i ricercatori hanno condotto un’approfondita indagine su un sistema di ventilazione adattativa, un processo che ha permesso loro di identificare e risolvere i problemi ad esso associati. Oltre ad alcune problematiche di tipo meccanico si è palesata una sfida inaspettata, ovvero quella di comprendere come sfruttare i dati del dispositivo. Per risolverla è stato necessario modificare il banco di prova, adattare il modello numerico e calibrare in modo appropriato i metodi algoritmici. «Il nostro team è stato molto reattivo, riuscendo a risolvere rapidamente il problema; in tal modo, abbiamo potuto eseguire test significativi sull’efficienza del dispositivo in condizioni operative», osserva Baillot d’Etivaux.
Spianare la strada all’immissione sul mercato del sistema di ventilazione adattativa
Nonostante queste sfide iniziali, il percorso verso la realizzazione di un sistema totalmente passivo per la ventilazione dei reattori è ormai più chiaro che mai. Ad esempio, grazie all’innovativo banco di prova del progetto, i ricercatori dispongono ora di unna migliore comprensione della complessità fisica legata all’accoppiamento tra la lega a memoria di forma e i condotti termici. Secondo Baillot d’Etivaux, conoscendo i limiti di un sistema del genere i ricercatori possono utilizzare il modello numerico per migliorarne la progettazione mediante la riduzione degli attriti, nonché per aggiornare il prototipo allo scopo di effettuare ulteriori test. «Sebbene il lavoro da svolgere sia ancora molto, grazie al progetto PALOMA il nostro sistema di ventilazione adattativa è quasi pronto per il decollo», conclude.
Parole chiave
PALOMA, motori aeronautici, sistemi di ventilazione, aviazione, lega a memoria di forma, Clean Sky 2
