Migliorare le prestazioni dei motori di aviazione
Sebbene le turbine degli aerei si siano evolute notevolmente negli ultimi anni, i sistemi di lubrificazione che riducono il calore e lubrificano i componenti sottoposti a carichi elevati sono rimasti sostanzialmente invariati. Per soddisfare le esigenze future, tra cui una maggiore efficienza termica e un minor consumo specifico di carburante (SFC), garantendo la stessa affidabilità e una massa ridotta, sono necessarie nuove tecnologie. Il progetto ELUBSYS ("Engine lubrication system technologies"), finanziato dall'UE, ha affrontato questa sfida utilizzando nuove tecnologie di tenuta, tra cui le tenute a spazzola. Le tenute a spazzola riducono le perdite d'aria di sfiato resistendo al duro ambiente del motore di aviazione, migliorando così l'efficienza propulsiva. Il loro obiettivo era una riduzione del 60 % dell'aria di sfiato e del consumo di olio motore, un miglioramento del monitoraggio della qualità del lubrificante, un miglioramento della gestione termica e una riduzione della massa del sistema di lubrificazione. La tecnologia avrà un impatto fondamentale sulla riduzione del consumo specifico di carburante e delle emissioni. I membri del team hanno valutato tre tipi di tenute a spazzola, tra cui quelle in Kevlar e in carbonio. È stata valutata la loro capacità di sigillare una camera dei cuscinetti con requisiti ridotti per l'aria di sfiato, nonché la loro resistenza in condizioni estreme. Queste tenute hanno superato le aspettative, dimostrando una riduzione del consumo d'aria compresa tra il 75 e il 95 % e un'eccellente resistenza. Gli scienziati hanno inoltre studiato l'impatto delle tenute a spazzola in termini di efficienza termica e qualità del lubrificante, considerando l'intero sistema di lubrificazione, includendo le prestazioni dell'apertura di assorbimento e di sfiato, e il comportamento del lubrificante. Dettagliate indagini sperimentali combinate con modelli numerici hanno condotto ad un insieme di regole e linee guida di progettazione per sistemi di lubrificazione migliori nei moderni motori a turbina a gas. Sono stati sviluppati diversi tipi di sensori di stato del lubrificante. Due di questi sono già stati convalidati per le dure condizioni di esercizio del motore a cui saranno sottoposti. Nel complesso, le tecnologie ELUBSYS potrebbero ridurre la massa del motore fino a 26 kg, il consumo di lubrificante fino al 60% e il consumo d'aria del 90 %. Inoltre, essi sono in grado di ridurre significativamente i costi di manutenzione e i costi operativi diretti, riducendo l'impatto sul cambiamento climatico globale. Il miglioramento dei motori esistenti e dei sistemi di lubrificazione, nonché le raccomandazioni per i progetti futuri, avranno un impatto notevole sulla competitività dell'industria aerospaziale europea.
