I pregi superano significativamente i difetti in un nuovo motore diesel per l’aviazione generale
L’aviazione generale comprende una vasta gamma di importanti servizi, che includono voli medici di emergenza, applicazione della legge, lotta agli incendi, servizi di trasporto merci urgenti, viaggi commerciali, addestramento al volo e irrorazione delle colture. Gli aeromobili più piccoli utilizzati nelle applicazioni di aviazione generale (circa 10 posti o meno) utilizzano motori a pistoni invece di turbine grandi. Storicamente, i motori a pistoni impiegano AVGAS (benzina avio) o, meno frequentemente, MOGAS (benzina per motori, utilizzata nei veicoli terrestri, comprese le automobili) invece che il diesel, poiché i motori diesel sono pesanti e comportano un maggior consumo di carburante. Come parte del suo ambizioso programma Clean Sky per la neutralità climatica e la competitività industriale nel settore aerospaziale, l’Europa sta abbandonando l’AVGAS a favore di motori diesel altamente efficienti. Gli elevati costi dell’AVGAS, il difficile approvvigionamento in alcuni paesi e le preoccupazioni ambientali collegate a un additivo al piombo fortemente tossico sono tra i fattori scatenanti. Grazie al supporto dell’impresa comune Clean Sky 2, un partenariato pubblico-privato tra la Commissione europea e l’industria aeronautica europea, il progetto EINSTAIN sta alimentando la transizione con gli strumenti richiesti per studiare e progettare le configurazioni del motore a pistoni-diesel che l’Europa sta cercando.
Condurre la tecnologia motoristica verso nuove vette
Finora, le obiezioni ai motori diesel si sono basate sul loro peso maggiore rispetto alle controparti ad AVGAS. Sulla scia degli sviluppi automobilistici che portano a scatole di trasmissione più semplici e leggere, nonché a progressi nella tecnologia motoristica, EINSTAIN ha intravisto un percorso per il futuro per i motori diesel. Secondo Amedeo Fogliano di TECNAM, coordinatore del progetto, «la sfida più inaspettata è stata di ridurre al minimo la portata e la resistenza, dato il grande impatto esercitato sul peso dall’immissione della sezione frontale a causa dei maggiori requisiti di scambio del calore». Alla fine, il superamento di tale difficoltà ha condotto il team a oltrepassare gli obiettivi originari. Il raggiungimento del dimensionamento del castello motore e della simulazione della corrente di ingresso per migliorare la progettazione conduce a conoscenze significativamente migliori su analisi modale e scambio di calore. Un approccio multidisciplinare con un’analisi numerico-sperimentale ha permesso al team di aumentare le prestazioni e ridurre il peso.
L’innovazione decolla
Gli ingegneri hanno applicato tale conoscenza per creare un modello dell’installazione digitale di SR460, un motore turbodiesel a sei cilindri raffreddato ad aria/olio in fase di sviluppo presso SMA. Il team ha inoltre utilizzato strumenti di progettazione modulari e scalabili per progetti di aeromobili al fine di soddisfare una commercializzazione più rapida delle tecnologie diesel su modelli di aeroplani più piccoli. Il motore diesel è ora un nuovo prodotto nel portafoglio di TECNAM ed è attualmente sottoposto a test di volo sul suo velivolo P2010, un aeromobile a 4 posti.
I pregi superano i difetti
Fogliano afferma: «Sebbene i costi di manutenzione e il peso a secco di base di un motore diesel siano maggiori rispetto a quelli AVGAS, una buona progettazione consente di avere un consumo inferiore di un carburante meno costoso e semplice da trovare per un dato volo. Perciò, i costi complessivi di volo possono essere significativamente ridotti, di circa il 30 %». Altri benefici del motore diesel includono una tecnologia più semplice (nessun sistema di accensione, carburatori o riduttore) che può essere utilizzata più facilmente dai piloti, un miglior raffreddamento del motore, una coppia elevata a una velocità inferiore dell’elica, un minor consumo di carburante per una potenza più elevata e un punto di infiammabilità del carburante inferiore in caso di incidente. Il nuovo motore diesel altamente efficiente per l’aviazione generale elimina la dipendenza da AVGAS costosi e spesso difficili da trovare. Esso non ridurrà soltanto i costi e l’impatto ambientale dei servizi di aviazione generale esistenti, ma apre nuove opportunità per connettere le persone e i servizi su cui fanno affidamento, anche in località remote in tutto il mondo, quali le isole.
Parole chiave
EINSTAIN, motore diesel, AVGAS, aviazione generale, motore a pistoni, consumo di carburante, scambio di calore, aeromobile
