Eliche controrotanti verso il futuro

Uno dei più ambiziosi e innovativi programmi di ricerca per un motore a basso impatto ambientale diventa realtà con i primi test a terra.

novembre 2017

Oggigiorno l’espressione “futuristico” risulta essere un po’ abusata, ma, con riferimento specifico a un programma di ricerca dell’industria aeronautica, si può dire che l’Open Rotor rappresenti una vera eccezione a questa consuetudine nel linguaggio del marketing.

Il caso del dimostratore Open Rotor, il programma sviluppato da Safran Aircraft Engines all’interno del network Europeo Clean Sky, è un concreto passo in avanti per il settore. In primis, poiché reinterpreta completamente l’architettura tipo dei tradizionali motori turbofan (o turbo ventola): questa del dimostratore SAGE2 infatti è un’evoluzione del turbofan senza la nacelle (l’involucro esterno che racchiude il motore a bordo degli aerei), nel quale gli elementi propulsivi sono le due eliche controrotanti poste in coda al motore al posto del tradizionale fan anteriore.

Open Rotor running

Con l’intento di comprendere meglio questa architettura, è necessario ripassare brevemente uno dei principali parametri di design per un motore aereo: il bypass ratio, che semplificando è il rapporto tra la massa di aria fredda che entra nel motore turbofan e la massa di aria calda che ne attraversa il nucleo (quindi il compressore di alta pressione, il combustore e la turbina di bassa pressione). Con un flusso di aria fredda maggiore, il motore opererà in modo più efficiente in termini di consumi di carburante, generando la medesima spinta.

Nell’Open Rotor le eliche sono controrotanti e non coperte dalla nacelle, ottenendo così due risultati: riduzione del consumo e minimizzazione dell’impatto ambientale grazie alla drastica diminuzione di emissioni di CO2.

Abitualmente infatti, i tradizionali motori turbofan vengono progettati aumentando la dimensione del fan (ovvero il diametro che contiene la ventola e quindi della nacelle, ma ciò causa chiaramente un aumento del peso e dell’ingombro. Ecco la grande novità: una nacelle più piccola e soprattutto delle eliche non coperte dal grande diametro (4 metri) fanno sì che aumenti il bypass ratio, a vantaggio dell’efficienza del motore. Alcuni dati: l’Open Rotor è capace di aumentare questo rapporto arrivando a oltre 30:1, cioè il 30% di consumo carburante in meno rispetto agli attuali turbofan civili in servizio.

Avio Aero collabora con Safran Aircraft Engines e tutti i suoi partner dal 2008 proprio sullo sviluppo di questa ambiziosa tecnologia destinata a un motore futuristico. È in capo al business italiano di GE Aviation sia il design sia la produzione – sempre all’interno della piattaforma Clean Sky / SAGE 2 - della turbina ad alta velocità e della trasmissione di potenza per l’Open Rotor. Il programma ha già superato diversi traguardi, compreso quello del test in galleria del vento nel 2013, ed è arrivato all’assemblaggio del dimostratore nel 2016 con l’avvio dei test a terra nel maggio del 2017.

L’obiettivo di Clean Sky è quello di provare che l’architettura Open Rotor possa risultare una valida opzione per gli aerei di nuova generazione. 

Il dimostratore è attualmente nella fase di test, all’interno della base di Istres nei pressi di Marsiglia, e continuerà così fino alla sua validazione. Tuttavia, il contributo di Avio Aero non è terminato con il design e la produzione dei moduli. Proprio recentemente gli ingegneri di Avio Aero hanno supportato da vicino le attività di test ad Istres. Matteo Usseglio, Principal Engineer per le turbine, ci tiene a sottolineare che “ammirare la maestosità di questo motore mentre è in funzione per i test, ripaga di tutti gli sforzi sostenuti in fase di progettazione. Per soddisfare i requisiti stringenti di una turbina ad alta velocità di questo tipo abbiamo dovuto utilizzare il miglior mix di conoscenze tecniche, strumenti di ottimizzazione e metodologie di produzione innovativa, come l’additive manufacturing.”

Giuseppe Casamirra, Design Engineer per le Trasmissioni, ricorda che “oggi la Gearbox del SAGE2 rappresenta l’architettura più innovativa mai realizzata nella storia di Avio Aero, rendendo il progetto una vera e propria sfida che ha spinto il team ad affilare le matite ed a mettere in campo il massimo della spinta creativa e della capacità analisi.”

 Con più di 100 anni di storia nel settore, oggi Avio Aero è capace di lavorare a 360° su un motore aeronautico. L’attuale fase di test è dunque un altro passo nel lungo cammino di perfezionamento che riguarda tutti gli elementi del progetto: non qualcosa che viene eseguito per compartimenti stagni, piuttosto un tutt’uno, come in un’orchestra. Ogni strumento esegue la sua fondamentale parte.

Il concerto è appena cominciato.