Questo concept artistico mostra un motore a reazione a nucleo piccolo sviluppato dalla NASA installato nel design del motore a reazione CFM RISE di General Electric Aerospace. Il nucleo piccolo, più efficiente in termini di consumo di carburante, alimenta un grande turboventola aperto, che aiuta anche ad aumentare l’efficienza. Lo sforzo fa parte della Sustainable Flight National Partnership della NASA per aiutare a informare la prossima generazione di aerei di linea ultra-efficienti.
GE Aerospaziale
La NASA, insieme all’industria, inizierà presto a progettare un nuovo concetto di motore a reazione per la prossima generazione di aerei di linea ultraefficienti, passando ufficialmente alla fase successiva del progetto.
Nell’ambito dell’obiettivo della NASA di rendere l’industria aeronautica più sostenibile, l’agenzia sta sviluppando un piccolo nucleo per un motore a reazione turbofan ibrido-elettrico che potrebbe ridurre il consumo di carburante del 10% rispetto ai motori odierni.
Il nucleo di un motore a reazione è il luogo in cui l’aria compressa viene combinata con il carburante e accesa per generare energia. Riducendo questo nucleo, è possibile migliorare l’efficienza del carburante e ridurre le emissioni di carbonio.
L’obiettivo del progetto, denominato Hybrid Thermally Efficient Core (HyTEC), è quello di dimostrare questo nucleo compatto e avere la tecnologia pronta per l’adozione nei motori che alimentano gli aerei di prossima generazione negli anni ’30. HyTEC è un componente chiave della Sustainable Flight National Partnership della NASA.
Per raggiungere il suo ambizioso obiettivo, HyTEC è strutturata in due fasi:
- La fase 1, che si sta concludendo, si è concentrata sulla selezione delle tecnologie dei componenti da utilizzare nel dimostratore principale.
- La Fase 2, a partire da ora, vedrà i ricercatori progettare, costruire e testare un nucleo compatto in collaborazione con GE Aerospace.
“La Fase 1 di HyTEC si sta concludendo e stiamo intensificando la Fase 2”, ha affermato Anthony Nerone, che guida HyTEC presso il Glenn Research Center della NASA a Cleveland. “Questa fase culminerà in un test dimostrativo fondamentale che dimostrerà la tecnologia in modo che possa passare all’industria”.
La fine dell’inizio
Prima di poter avviare il processo di progettazione e costruzione del nucleo, i ricercatori hanno dovuto esplorare nuovi materiali innovativi da utilizzare nel motore. Dopo tre anni di progressi particolarmente rapidi, i ricercatori HyTEC hanno trovato delle soluzioni.
“Siamo stati concentrati fin dal primo giorno. Abbiamo iniziato il progetto con determinati obiettivi tecnici e parametri di successo e, finora, non abbiamo dovuto cambiare rotta rispetto a nessuno di essi”, ha affermato Nerone.
Per ridurre le dimensioni di un nucleo mantenendo lo stesso livello di spinta, il calore e la pressione devono aumentare rispetto ai motori a reazione standard utilizzati oggi. Ciò significa che il nucleo del motore deve essere realizzato con materiali più durevoli in grado di resistere a temperature più elevate.
Oltre a condurre ricerche sui materiali, il progetto ha anche esplorato l’aerodinamica avanzata e altri elementi tecnici chiave.
La sezione trasversale di un tipico motore a reazione turbofan evidenzia che le parti del nucleo HyTEC funzioneranno per avanzare. Questi includono il compressore ad alta pressione, il combustore, la turbina ad alta pressione e i componenti di estrazione di potenza.
NASA
Quello che viene dopo
La Fase 2 si basa sulla Fase 1 per creare un nucleo compatto per i test a terra che dimostri le capacità di HyTEC.
“La Fase 2 è molto complessa. Non è solo una dimostrazione fondamentale”, ha detto Nerone. “Ciò che stiamo creando non è mai stato fatto prima e coinvolge molte tecnologie diverse che si uniscono per formare un nuovo tipo di motore.”
Le tecnologie testate nel programma HyTEC contribuiranno a consentire un rapporto di bypass, ibridazione e compatibilità molto più elevati con i carburanti per l’aviazione sostenibili.
Il rapporto di bypass descrive la relazione tra la quantità di aria che scorre attraverso il nucleo del motore rispetto alla quantità di aria che bypassa il nucleo per fluire attorno ad esso.
Diminuendo le dimensioni del nucleo e aumentando quelle del turbofan che alimenta – pur mantenendo la stessa potenza di spinta – il concetto HyTEC utilizzerebbe meno carburante e ridurrebbe le emissioni di carbonio.
“HyTEC è parte integrante del nostro programma RISE”, ha affermato Kathleen Mondino, che aiuta a guidare le tecnologie del programma RISE presso GE Aerospace. “GE Aerospace e la NASA hanno una lunga storia di collaborazione per far avanzare le più recenti tecnologie aeronautiche. Il programma HyTEC si basa su questa relazione per aiutare a tracciare il futuro di un volo più sostenibile”.
Un altro pezzo del puzzle è l’ibridazione. La capacità ibrida-elettrica di HyTEC significa che il nucleo sarà alimentato anche da energia elettrica per ridurre ulteriormente il consumo di carburante e le emissioni di carbonio.
“Questo motore sarà il primo motore ibrido-elettrico leggero e, si spera, il primo motore di produzione per aerei di linea ibrido-elettrico”, ha affermato Nerone.
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