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Il motore a reazione più efficiente si mette in marcia
Un motore aeronautico che utilizza un nuovo sistema di ingranaggi potrebbe ridurre l'inquinamento e aumentare l'efficienza energetica dei viaggi aerei.
Cambio marcia: La ventola di aspirazione e le turbine nel motore turbofan PurePower possono ruotare a velocità diverse, migliorando l'efficienza del carburante.
produttore di motori statunitense Pratt e Whitney , che ha sviluppato il motore ha firmato un accordo che dovrebbe vedere il motore entrare in servizio nel 2016 sull'Airbus A320 di prossima generazione. Il design promette di ridurre significativamente l'inquinamento acustico e le emissioni di protossido di azoto e ridurre il consumo di carburante fino al 15%. Il risparmio di carburante dovrebbe significare che ogni aereo emetterà 3.600 tonnellate in meno di anidride carbonica all'anno, afferma Tom Enders , CEO e presidente di Airbus .
Il nuovo sistema di ingranaggi disaccoppia la turbina del motore, che gira mentre l'aria scorre attraverso di essa, dalla grande ventola di aspirazione dell'aria nella parte anteriore, rendendo possibile il funzionamento di entrambe a velocità ottimali, afferma Graham Webb, ingegnere capo presso Pratt and Whitney's Next Generation Product Gruppo familiare a East Hartford, Connecticut.
Il concetto di turbofan a ingranaggi non è nuovo, afferma Magda Attia , un ingegnere aerospaziale presso la Embry-Riddle Aeronautical University di Daytona Beach, in Florida. I primi progetti per questo tipo di ingranaggi del motore risalgono agli anni '80. Ma l'industria è molto resistente al cambiamento, dice. Le scatole del cambio sono pesanti e note per essere molto problematiche.
Se i problemi possono essere superati, i vantaggi in termini di guadagni di efficienza dovrebbero essere significativi, afferma Attia. Dice che è probabile che altri produttori di motori seguano l'esempio, sviluppando i propri sistemi di ingranaggi.
Il nuovo motore sviluppato da Pratt e Whitney è un turbofan. Come altri motori a reazione, brucia carburante quando viene fatta passare aria compressa; la risultante miscela aria-gas si espande per generare spinta. Ma in un motore turbofan, una ventola nella parte anteriore forza l'aria che si muove più lentamente attorno al motore e la mescola con i gas caldi più veloci per creare una spinta aggiuntiva.
In effetti, la maggior parte della spinta generata da un motore turbofan proviene da questa aria bypassata. Pertanto, è necessario un motore a reazione più piccolo, quindi viene bruciato meno carburante. Lo spazio intorno al motore aiuta anche a ridurre il rumore.
La dimensione della camera attorno al motore rispetto al motore stesso è chiamata rapporto di bypass. La tendenza nei motori moderni è quella di utilizzare rapporti di bypass sempre più alti, perché sono più efficienti, afferma Attia. Attualmente, il rapporto medio è di circa 8:1. Il sistema di ingranaggi consente al nuovo motore di avere un rapporto di 12:1.
Le ventole di aspirazione nella parte anteriore dei motori turbofan sono azionate da turbine che vengono fatte ruotare dal getto di aria e gas combusto. Il nuovo motore fa ruotare la ventola di aspirazione ad un terzo della velocità della turbina, migliorando l'efficienza propulsiva. Ciò consente sia [alla turbina che alla ventola di aspirazione] di funzionare alle loro velocità ottimali, afferma Webb.
Il design consente inoltre di semplificare altri elementi del motore. Siamo stati in grado di rimuovere diversi stadi della turbina a bassa pressione e due stadi del compressore a bassa pressione, afferma Webb. Ciò si traduce in oltre 1.500 profili alari in meno nel motore, il che riduce significativamente i costi di manutenzione per le compagnie aeree.
Pratt and Whitney ha testato un dimostratore di turbofan a ingranaggi dal 2008 e ha condotto più di 75 ore di voli di prova. Nei prossimi due anni, 15 motori entreranno in fase di test, con la certificazione del motore prevista entro la fine del 2012.