I magnifici sette

Un fulgido modello di cooperazione intercontinentale basata sull’alta ingegneria sta prendendo forma su uno dei motori di nuova generazione più attesi.

marzo 2018

È meta febbraio, il cielo notturno sopra il centro di Napoli è uno spettacolo: talmente terso da vedere nitido il luccichio delle stelle, una brezza leggera, la temperatura mite abbastanza da preludere alla primavera. Un rombo in lontananza irrompe su questa scena: è un aereo che prende quota, decollato certamente da Capodichino, con l’impeto dei suoi due motori turbofan che inglobano aria e gradualmente lo portano sempre più in alto. Penso mentre osservo: saranno motori GE o CFM, e distintamente riesco ad ascoltare il flusso d’aria che attraversa il fan e che, risucchiato, produce la spinta dopo la combustione. Il rombo non è regolare, cambia leggermente di momento in momento, è la variabile quantità d’aria che il fan convoglia al suo interno.

A quel punto il mio pensiero va direttamente allo stabilimento Avio Aero di Pomigliano, pochi chilometri a nord-est da dove osservo la virata dell’aereo, e dove ore prima ho visto e toccato con mano parti della turbina di bassa pressione del nuovo motore GE9X. Il più grande motore commerciale mai costruito, il fan ha un diametro di 3,40 mt, motorizzerà il prossimo Boeing 777X. Collego il decollo che ho appena ammirato, e gli strascichi del rombo che si propagano ancora qualche attimo dopo che l’aereo è uscito dalla mia visuale, con il nuovo GE9X: sarà certo più grande del motore che ho appena sentito e forse ugualmente, o addirittura meno, rumoroso. “Nel gennaio del 2016 spedimmo, a Evendale in GE Aviation, la prima turbina completa. Pensare che da allora ne abbiamo spedite sette!” dice Roberto Marrone, responsabile del Manufacturing per il modulo turbina del GE9X nel sito di Pomigliano.

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Il 9X è un grande concentrato di tecnologia, in particolare la sua turbina di bassa pressione – modulo per il quale Avio Aero è responsabile primario – presenta pale rotoriche del 5° e 6° stadio in TiAl (titanio alluminio), stampate in 3D nello stabilimento di Cameri e rifinite a Pomigliano. Le ho tenute in mano quando ho incontrato Giacomo Veneruso, Manufacturing Specialist del centro d’eccellenza Airfoils, erano leggerissime e insieme solidissime. Pesano poco più un pacco di spaghetti!

“Tra poco saremo pronti per realizzare tutte le lavorazioni qui a Pomigliano: le pale arrivano grezze da Cameri (stampate in 3D dalle macchine EBM) e su di esse operiamo rettifica, fresatura, lucidatura, vari controlli non distruttivi e a raggi X, e infine plasmatura” mi ha spiegato Giacomo. “Al momento riusciamo a gestire tutto con una cella, ma i piani dicono che i volumi incrementeranno verso il 2020 e con questa previsione stiamo lavorando e investendo al fine di arrivare ad avere quattro nuove celle per il 9X”.

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Oltre alle componenti in arrivo da Francia, Germania e Giappone, rispettivamente Safran, MTU e IHI, per la turbina del 9X, e per altri moduli, praticamente tutti gli stabilimenti di Avio Aero sono coinvolti e attivi. Rivalta si occupa di fornire il disco turbina più grande, quello del 6° stadio, con altre parti per l’assemblaggio della turbina ed è responsabile design e produzione dell’intero modulo di trasmissione comando accessori. Avio Aero Polska, da Bielsko Biala, produce e disegna le pale statoriche della turbina di bassa pressione, e poi c’è Brindisi, che produce gli enormi case che contengono la turbina. 

Allargando la visuale oltre i confini nostrani, il 9X si mostra come uno splendido esempio di collaborazione intercontinentale. IHI Corporation, ad esempio, è uno tra i capisaldi industriali nipponici, un’azienda attiva dal 1853 addirittura, emblema della modernizzazione e dell’eccellenza manifatturiera giapponese, ha costruito di tutto. È presente anche nel settore dell’aerospazio. A Pomigliano, nell’area dove si assembla la turbina di bassa pressione del 9X ho visto un team di ingegneri provenienti da Tokyo: visitano abbastanza spesso il sito e lavorano a stretto contatto con il personale di Avio Aero. Tant’è vero che a Rivalta ho avuto l’occasione di incontrare Tomotake Ogawa, Rappresentante Ingegneria per il GE9X di IHI, che svolge il ruolo di connettore tra i due team in Italia e Giappone. “Insieme agli ingegneri italiani” mi ha spiegato, “seguo ogni aspetto: dal design, alla produzione ed assemblaggio della turbina. Infatti mi muovo tra Pomigliano e Rivalta, dove ho un ufficio proprio adiacente all’ingegneria: è efficace, perché riusciamo ad affrontare, confrontarci, analizzare ogni aspetto tecnico, problematica o avanzamento in continua sintonia.” IHI ha la responsabilità sui primi tre stadi rotorici e dei primi cinque dischi della turbina di bassa pressione, oltre che di altri componenti della stessa e dell’albero motore principale del GE9X.

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Ripensando alle masse d’aria che entrano nel motore, penso anche a come la turbina di bassa pressione assolva un compito delicato: questa è la parte del motore in cui l’aria, diventata energia termica attraverso la camera di combustione e la turbina di alta pressione, muta in energia cinetica alimentando l’albero motore che muove la ventola frontale nonché la spinta. Gilberto Bonfigli è LPT Design Module Engineering Leader del GE9X in Avio Aero, lavora insieme a tutto il team interno e chiaramente a quello esterno, conosce bene Tomotake ad esempio. “Siamo riusciti a progettare questa turbina in soli due anni, materiali e aerodinamica al centro dell’innovazione per sfruttare al massimo l’aria risucchiata che genera la spinta. La fase attuale di sviluppo per noi adesso è centrale, un lavoro di analisi e verifica delle performance tradotte in efficienza. La grandezza di un progetto la avverti prima, e specialmente, dal team di lavoro, senza dimenticare le numerose aziende fornitrici che provengono da svariate parti del mondo, o il team di ingegneri GE Aviation in India che supporta le analisi design per la nostra turbina.”

Ciro Esposito e Michele Coppola sono Design & Material Senior Engineers del 9X a Pomigliano e lavorano con Gilberto. Proprio loro mi hanno aiutato a comprendere l’impatto innovativo delle pale in TiAl stampate con macchine Arcam a Cameri e montate nella turbina di bassa pressione: “Disegnare queste pale e realizzarle con stampa 3D non comporta solo notevoli benefici per il peso, che si ripercuotono anche sul peso complessivo dell’intero motore, facilitando bassi consumi di carburante. Infatti, la libertà di design ti permettere di perfezionare questa tipica forma a foglia negli ultimi due stadi della turbina (quinto e sesto, ndr.): le pale di questi stadi, tutte con la stessa forma, ruotano nella stessa direzione. La forma a foglia è proprio ottimizzata per rendere più efficace possibile la trasformazione in energia cinetica.” Capisco così che la lega di titanio alluminio con cui sono fatte le pale è perfetta per il regime termico e fisico degli ultimi due stadi della turbina di bassa. 

Tutto il lavoro sul nuovo GE9X è coordinato e guidato da GE Aviation, a questa imponente fase di sviluppo partecipano team di diverse funzioni, con il diretto coinvolgimento sul campo di Global Supply Chain e certamente Ingegneria.  Fernando Ceccopieri è un professionista rinomato in Avio Aero. Infatti si è laureato a Torino, presso il Politecnico, e nella FiatAvio degli anni 80 ha mosso i primi passi come Aerodynamics Design Engineer. Nell’85 si è trasferito a Cincinnati (Ohio) con la famiglia: lui, come altri professionisti di GE Aviation, sono la testimonianza di come Avio Aero fosse, in un certo senso, predestinata a diventare parte della famiglia GE. “Da sempre ingegneri di Avio collaborano strettamente con GE, sul campo e seguendo ogni attività sin dal concepimento tecnologico, tanto da affiatarsi naturalmente con i team statunitensi” ha raccontato che è un po’ quello che è successo a lui, oggi Principal Engineer Systems - LPT Leader per il GE9X basato negli headquarter di GE Aviation.

Anche lui sottolinea l’importanza di questa fase dello sviluppo, “le certificazioni FAA ed EASA, per cui solo fino a oggi abbiamo effettuato quasi un migliaio di ore di test, sono l’obiettivo cui puntano i test sul motore completo e che anticipano l’entrata in servizio. Sono circa venti tipologie diverse di test in totale. E attualmente ci sono sette i motori, due in fase di assemblaggio e riconfigurazione. Spesso, infatti, le configurazioni possono cambiare da un test all’altro.” Parlare di testing con Fernando rivela la vastissima varietà di prove, che meriterebbe un volume a sé, anche se alcune colpiscono di più poiché particolarmente impressionanti. “L’Icing Test, effettuato a Winnipeg (Canada) dove si toccano temperature polari, simulando tremende bufere glaciali, di fronte alle quali il motore deve garantire piena operatività. O all’opposta estrema condizione, si pretende che il motore garantisca un funzionamento ben oltre i limiti termici, od oltre il numero possibile di giri della turbina. In uno dei test essenziali per la turbina di bassa pressione, il motore viene stressato in una condizione in cui si tiene operativo per 5 minuti a più di 23° C sopra il limite massimo di temperatura tollerato.”

Parlare con Fernando ti fa pensare a distanze che si accorciano. Specie per la naturalezza con cui tanti professionisti portano avanti un lavoro talmente delicato, complesso e impegnativo muovendosi da un continente all’altro. Penso che è quello che farà il prossimo Boeing 777X, motorizzato dal GE9X, capace di trasportare fino a 425 passeggeri da un continente all’altro.

Il motore GE9X ha concluso il primo test in volo lo scorso 13 marzo  a bordo del B747 di proprietà di GE Aviation da Victorville, California: la turbina di bassa pressione di quel motore certamente proveniva da Pomigliano, e magari, prossimamente, si vedrà un 777X decollare anche sopra il bosco di Capodimonte. Chissà l’effetto che farà vederlo dal centro della città.

AUTHOR

Yari Bovalino