Skip to main content

Development of an optimized large scale engine CFRP annulus filler

Article Category

Article available in the folowing languages:

Odporne na warunki atmosferyczne, obniżające emisje

Przemysł lotniczy często wykorzystuje części metalowe tam, gdzie ważna jest wytrzymałość i wydajność. Nowe niedrogie kompozytowe części silników, o 40% mniejszej masie niż aktualnie najlżejsze podzespoły, wniosą istotny wkład w budowę bardziej ekologicznego transportu powietrznego.

Technologie przemysłowe

Coraz większy nacisk na obniżanie zużycia paliwa i emisji powoduje szersze wykorzystanie zaawansowanych tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami węglowymi (CFRP) w wielu samolotowych elementach konstrukcyjnych. Duże konsorcjum zainicjowało finansowany ze środków UE projekt "Development of an optimized large scale engine CFRP annulus filler" (ORCA), aby rozszerzyć zastosowanie tej technologii. Filtr wieńca zewnętrznego upłynnia przepływ powietrza, tworząc wewnętrzną, omywaną powietrzem powierzchnię między przyległymi łopatami wirnika. Obecnie elementy te wytwarza się z metalu, anodyzuje w celu zabezpieczenia przed korozją oraz pokrywa specjalnymi powłokami zapobiegającymi erozji. Zespół wykazał, że w tych ważnych komponentach silników odrzutowych możliwe jest zastosowanie kompozytów CFRP. Naukowcy opracowali proces produkcji wykorzystujący udoskonaloną koncepcję wstępniaka, opartą na nowatorskim rozwiązaniu dotyczącym integracji części łącznych. Szczegółowe rozwiązania zostały zawarte we wnioskach patentowych. Po szeregu etapach projektowania badacze zbudowali i przetestowali filtr wieńca na zaawansowanym niskociśnieniowym systemie ekologicznego silnika SAGE (Sustainable and Green Engine) opracowanego w ramach inicjatywy SAGE3. Udało się spełnić wszystkie założenia, a tym samym wyznaczyć nowe standardy w dziedzinie niedrogiej produkcji wysokiej jakości części z CFRP. Filtr ORCA jest o 40% lżejszy niż najlepszy z dostępnych konkurencyjnych filtrów. Masę udało się obniżyć przy zachowaniu odpowiedniego poziomu stabilności przy uderzeniach i zmęczeniu, a także przy konkurencyjnych kosztach. Przeanalizowanie możliwości dalszej redukcji kosztów pozwoli uzyskać wyraźnie lżejsze i tańsze części. Nowy filtr, który otrzymał Europejską Nagrodę Innowacyjności JEC 2014, prezentowany był na wystawach. Złożono też trzy wnioski o objęcie go ochroną patentową. Testy w warunkach lotu zaplanowano na trzeci kwartał 2014 r. Filtr wieńca ORCA ma poprawić osiągi silników odrzutowych i przyczynić się do obniżenia emisji bez dodatkowych kosztów. Wniesie tym samym istotny wkład w realizację unijnej inicjatywy Czyste niebo oraz budowę silników SAGE. Publikacje na łamach prestiżowych czasopism przyczynią się do podniesienia międzynarodowej pozycji uczelni będącej partnerem projektu. Biorąc pod uwagę planowane na lata 2015-2016 wprowadzenie nowej technologii do produkcji, korzyści odniesienie też partner przemysłowy.

Słowa kluczowe

Aeronautyka, metalowe, kompozytowe, silnik, tworzywa sztuczne wzmocnione włóknami węglowymi, filtr wieńca, wirnik, wstępniak, patent, SAGE

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania