Una partnership industriale di lunga data tra Virginia Tech e Pratt & Whitney ha portato a una nuova tecnologia che mira a rivoluzionare la misurazione della spinta in volo.
La misurazione filtrata Rayleigh Scattering for Thrust (FRST) è stata dimostrata con successo su un motore di prova presso il Pratt & Whitney Center of Excellence presso Virginia Tech. Credito immagine: Pratt & Whitney.
La tecnologia pionieristica calcola la spinta utilizzando i laser per consentire la misurazione ad alta fedeltà dei parametri chiave del motore a turbina a gas, tra cui velocità, temperatura e densità. Conosciuta come Filtered Rayleigh Scattering for Thrust measurement (FRST), questa nuova tecnica di strumentazione ottica offre vantaggi significativi rispetto ai sensori e alle sonde tradizionali, che supporteranno lo sviluppo di tecnologie di base del motore più efficienti e potrebbero consentire la misurazione delle emissioni di particolato non di anidride carbonica in volo.
I ricercatori del Pratt & Whitney Center of Excellence della Virginia Tech, diretti dal professore della Virginia Tech Todd Lowe, hanno misurato con successo la spinta del motore utilizzando tecniche ottiche FRST su un motore di ricerca in un banco di prova, registrando una precisione simile a quella dei sensori e delle sonde tradizionali. I team stanno lavorando per testare in volo la tecnologia.
“Sebbene il principio dello scattering di Rayleigh sia noto da secoli, gli ingegneri di Pratt & Whitney e Virginia Tech hanno sfruttato i recenti progressi nella tecnologia della potenza di calcolo, del laser e della fotocamera per dimostrare la prima applicazione di successo su un motore turbofan”, ha affermato Lowe, professore di il Dipartimento di ingegneria aerospaziale e oceanica di Kevin T. Crofton. “Mentre lavoriamo per le dimostrazioni in volo di FRST, prevediamo che la tecnologia avrà altre applicazioni nello sviluppo e nella certificazione dei motori aeronautici”.
Una tecnologia in attesa di brevetto, FRST utilizza lo spettro della luce ultravioletta e si basa sul principio secondo cui la dispersione della luce dalle molecole d’aria che passano su un’area illuminata dal laser può fornire informazioni sul campo di flusso del gas, da cui si può derivare la spinta. Applicata a un motore turbofan, la luce viene fornita da un raggio laser diretto attraverso il percorso del gas della turbina, mentre la dispersione risultante viene registrata da una telecamera ad alte prestazioni e “filtrata” per le alterazioni del segnale.
La strumentazione ottica FRST elimina potenzialmente la necessità di sensori e sonde tradizionali, che possono essere difficili da installare e causare il blocco del flusso, in particolare su nuclei di motori più piccoli dove lo spazio è limitato. L’FRST offre anche l’opportunità di misurare le emissioni di particolato diverse dall’anidride carbonica, il che potrebbe contribuire agli sforzi del settore per comprendere e mitigare l’impatto ambientale di tali emissioni, in particolare per quanto riguarda la formazione di scie di condensazione.
“La capacità di utilizzare laser e sensori ottici rappresenta un importante passo avanti nella tecnologia della strumentazione del motore e testimonia la collaborazione di lunga data all’interno del Centro di eccellenza di Pratt & Whitney presso Virginia Tech”, ha affermato Geoff Hunt, vicepresidente senior di ingegneria e tecnologia presso Pratt & Whitney. “FRST fornisce un metodo meno invadente e più conveniente per misurare una serie di metriche del motore. Vediamo un potenziale entusiasmante per FRST per aiutare a far progredire le tecnologie di propulsione delle turbine a gas, in particolare coinvolgendo nuclei motore più piccoli e termicamente più efficienti, che sono fondamentali per i nostri motori commerciali militari e sostenibili di prossima generazione”.
Pratt & Whitney e Virginia Tech hanno una collaborazione di lunga data nello sviluppo della tecnologia di propulsione con particolare attenzione alla strumentazione avanzata. La collaborazione consente molteplici progetti e stage a livello di laurea presso Virginia Tech e Pratt & Whitney, e la ricerca sviluppata presso il centro viene spesso trasferita alla pratica, con un impatto diretto sui prodotti Pratt & Whitney. Il corso di laurea English-2-Engineering, ospitato sotto il centro e incentrato sulla sostenibilità nella propulsione aerospaziale, ha recentemente celebrato il suo primo anno intero.
Fonte: VirginiaTech
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
