211service.com
Un motore a reazione più efficiente è costituito da parti più leggere, alcune stampate in 3D
Una nuova generazione di motori in fase di sviluppo dal più grande produttore di motori a reazione del mondo, CFM (una partnership tra DARE e Snecma della Francia), consentirà agli aerei di utilizzare circa il 15% in meno di carburante, abbastanza per risparmiare circa $ 1 milione all'anno per aereo e ridurre significativamente le emissioni di carbonio.
Grande fan: CFM testa le pale della ventola in materiale composito per il nuovo motore LEAP. Sono montati su uno dei motori più vecchi dell'azienda.
Il primo di questi nuovi motori, chiamato LEAP, sarà caratterizzato da una tecnologia che non è mai stata utilizzata prima in motori a reazione di produzione su larga scala: materiali compositi ceramici che pesano molto meno delle leghe metalliche che andranno a sostituire e possono resistere a temperature molto più elevate . Il motore utilizzerà anche parti prodotte attraverso la stampa 3D, un nuovo tipo di produzione in grado di produrre forme complesse che sarebbero difficili o impossibili da realizzare con tecniche di produzione convenzionali (vedi 10 Breakthrough Technologies 2013: Additive Manufacturing). Queste tecnologie potrebbero eventualmente essere utilizzate per realizzare più parti del motore, portando a ulteriori progressi in termini di efficienza, afferma Gareth Richards, responsabile del programma LEAP per GE Aviation.
Anche se la costruzione del primo motore è iniziata meno di due settimane fa, l'azienda ha già ordini per 4.500. Saranno utilizzati nell'Airbus A320neo, nel Boeing 737 Max e in un nuovo aereo dalla Cina, il Comac C919. Oltre a risparmiare denaro, il motore aiuterà i produttori a rispettare le attuali e previste regolamenti progettati per ridurre le emissioni di anidride carbonica e inquinanti come gli ossidi di azoto (NOx) che formano smog.
Una delle innovazioni chiave è l'uso di compositi a matrice ceramica sviluppati da GE. Le ceramiche possono resistere alle alte temperature, ma normalmente sono troppo fragili per l'uso nei motori. I ricercatori di GE hanno sviluppato un modo per rinforzarli con fibre di carburo di silicio, che li rende resistenti come il metallo.
La ceramica ridurrà la quantità di energia utilizzata per raffreddare le parti del motore. I motori attuali funzionano a temperature che sono effettivamente superiori al punto di fusione delle leghe metalliche di nichel utilizzate al loro interno; per evitare che si sciolgano, il motore devia l'aria da un compressore all'interno del motore attraverso minuscoli fori nelle parti, creando uno strato protettivo di raffreddamento. Il composito ceramico non richiede questo raffreddamento, quindi l'aria può essere invece utilizzata per generare spinta.
Nel motore LEAP, i compositi a matrice ceramica sostituiranno solo alcune delle parti in lega di nichel. Ma in futuro, potrebbero essere utilizzati per più parti del motore, riducendo ulteriormente le perdite dovute al raffreddamento. Questo cambiamento potrebbe anche consentire ai motori di funzionare a temperature più elevate, rendendo possibile ottenere più spinta da una data quantità di carburante. Inoltre, i compositi potrebbero rendere i motori più leggeri: le parti realizzate con questi materiali pesano un terzo di quelle equivalenti in lega di nichel.
Il motore presenterà anche parti stampate in 3D che possono migliorare l'efficienza del motore e ridurre le emissioni. Il sistema è più sofisticato e potente delle stampanti 3D desktop che hanno attirato l'attenzione di recente. Invece di depositare materiali, utilizza un laser per trasformare la polvere di metallo in forme solide, strato dopo strato. Il metodo semplifica la produzione di ugelli del carburante dalla forma precisa che aiutano il motore a funzionare ad alte temperature senza produrre ossidi di azoto (vedi Produzione additiva e GE ed EADS per stampare parti per aeroplani).
Un altro costruttore di motori, Pratt & Whitney , sta sviluppando un proprio motore avanzato in grado di ridurre il consumo di carburante di circa il 15 percento; gli acquirenti dell'Airbus A320neo possono scegliere sia il motore Pratt & Whitney che quello CFM. Ma Pratt & Whitney adotta un approccio molto diverso per migliorare l'efficienza. Piuttosto che usare i compositi, sta introducendo ingranaggi che aiutano le diverse parti del motore a muoversi a velocità ottimali (vedi Il motore a reazione più efficiente ottiene in marcia e l'ala ibrida utilizza metà del carburante di un aereo standard).