All'avanguardia nella tecnologia dei motori a reazione

Mentre il Connecticut potrebbe non essere conosciuto come un focolaio di produzione, la verità è che lo stato ospita alcuni dei più grandi attori del settore, tra cui Kaman, Praxair, Sikorsky, Gerber Scientific e molti altri.

Una di queste aziende , Pratt & Whitney, ha recentemente presentato una rivoluzionaria famiglia di motori a reazione.

Noah Webster, l'uomo dietro i dizionari Webster e lui stesso un ex residente del Connecticut, ha definito l'area frugale e industriale. Forse non sorprende, quindi, che queste caratteristiche incarnino anche la produzione della nuova famiglia di motori a reazione Pure Power di Pratt & Whitney. Questo innovativo pezzo di ingegneria è costato a P&W più di 10 miliardi di dollari e ha richiesto più di 30 anni per essere sviluppato. Fortunatamente, questo impegno sta per essere ripagato.

PurePower PW1000G: 16% più efficiente nei consumi e 75% più silenzioso

Il motore PurePower PW1000G è proprio quello che l'industria delle compagnie aeree ha ordinato. Funziona in modo più pulito, più snello e più silenzioso di qualsiasi altra cosa mai vista prima. Per cominciare, il consumo di carburante è inferiore del 16% rispetto a qualsiasi altro motore sul mercato e, con il carburante per jet attualmente di circa $ 3 al gallone, il risparmio è pari a quasi $ 1,2 milioni per aereo all'anno.

Utilizza anche un design del combustore che fornisce emissioni inferiori del 50% rispetto agli standard di emissione CAEP/6, che è lo standard più severo del settore. E se sei come me e vivi sotto le traiettorie di volo dei principali aeroporti, allora la riduzione del 75% del rumore di fondo sarà sicuramente un regalo.

Il PurePower si basa su un design turbofan orientato, che non è un concetto nuovo. Fino ad ora, tuttavia, nessuno è stato in grado di costruirne uno abbastanza grande da soddisfare le elevate esigenze di spinta del settore delle compagnie aeree commerciali. E con la leggendaria affidabilità dei motori P&W, non è afflitto da problemi di affidabilità comuni a molti precedenti modelli di turbofan con ingranaggi.

Il nuovo design di P&W può fornire fino a 40.000 libbre di spinta, finora. Ciò consente ai motori PurePower di abbracciare l'intero mercato dei velivoli a fusoliera stretta. Il successo assicurato di questo motore vedrà sicuramente la sua espansione nel mercato delle carrozzerie larghe. Poiché gli studi di progettazione per questa applicazione esistono già, è solo questione di tempo prima che gli air-framer premano il grilletto.

Naturalmente, molti dei dettagli tecnici sono proprietari. In effetti, la segretezza che circonda il motore è così stretta che ti aspetteresti di vedere l'uomo che fuma sigarette di X-Files in piedi sullo sfondo durante la conferenza stampa. Anche i miei contatti a East Hartford sono a denti stretti come senatore di fronte a un gran giurì. Tuttavia, ci sono ancora abbastanza buone informazioni per impressionare il riduttore più esigente.

Per chi non lo sapesse, un turboventilatore a ingranaggi è, come suggerisce il nome, un motore turbofan con trasmissione ad ingranaggi. Nel caso del PurePower, l'unità consente alla ventola principale di ruotare il 30 percento più lentamente rispetto ai turbofan convenzionali. Fino ad ora, la trasmissione ad ingranaggi è stata la ragione per cui il design non è mai arrivato su una scala più ampia. Questo ostacolo è stato risolto dallo sviluppo da parte di P&W di un cambio leggero e altamente affidabile che si dice abbia un sistema di lubrificazione all'avanguardia, la ragione principale della sua affidabilità e prestazioni. Tuttavia, la trasmissione ad ingranaggi è solo uno dei trucchi che P&W ha nella manica. La ventola principale più grande e a bassa velocità significa che il compressore a bassa pressione (LPC) funziona a velocità più elevate, richiedendo meno stadi. I turbofan in genere richiedono sei o sette stadi LPC; il PurePower ne usa solo tre. Questa è una riduzione di 1.500 lame. La velocità di rotazione più elevata significa anche che l'aria che entra nel compressore ad alta pressione (HPC) si muove sotto una pressione ancora maggiore. Gli otto stadi dell'HPC sono anche molto meno numerosi di quelli che si trovano tipicamente in un turbofan standard.

Per l'HPC, l'innovazione domina la giornata. Il sistema utilizza un minor numero di stadi, costituiti da rotori a pale integrali o IBR anziché lame separate e dischi del compressore. Conosciuto anche come blisk, è un rotore monopezzo con disco e pale integrate in un'unica struttura. Il combustore utilizza anche un sistema floatwall all'interno della camera di combustione anulare. Questa tecnologia è già stata implementata nei motori P&W utilizzati nell'F-22 Raptor: consiste in una serie di pannelli termicamente isolati composti da materiale resistente all'ossidazione e ad alto contenuto di cobalto. Ci sono vantaggi ancora maggiori dal lato della turbina. La turbina a bassa pressione (LPT) richiede solo tre stadi rispetto ai nove richiesti dai precedenti progetti P&W. Ciò equivale a 3.500 pale in meno.

PurePower Superiore Standard Turbo Ventola Inferiore

Parlando di pale della ventola, c'è un altro segreto degno di Mulder & Scully: P&W utilizza una nuova struttura metallica ibrida della ventola cava sviluppata dietro la porta di ferro a East Hartford. Com'era prevedibile, i metodi di produzione e la composizione rimangono un segreto.

Le pale della ventola cave sono una caratteristica distintiva di P&W: il design innovativo riduce il peso della pala pur mantenendo la stessa forza delle unità molto più pesanti.

Tutto ciò che si sa delle pale delle turbine proprietarie di P&W è che sono composte da superleghe, con rivestimenti a barriera termica e una funzione di raffreddamento avanzata sviluppata per l'F-35 Lightning. Queste caratteristiche consentono all'HPT di PurePower di funzionare più caldo e più velocemente di qualsiasi altra cosa mai sviluppata. Quando ho chiesto a un amico quanto fosse caldo, tutto quello che ho potuto ottenere è stata un'alzata di spalle e la risposta "veramente caldo". Ok, allora lo scoprirò quando sarà obsoleto.

Lame PurePower HPT prese in prestito dall'F-35

Il PurePower HPT utilizza lame sviluppate per il motore P&W F135 distribuito nell'F-35. Questo motore detiene il record mondiale per il combustore e la turbina più caldi mai utilizzati.

Le basse emissioni di NOx di questo motore sono parte integrante dell'HPT e del combustore; è anche responsabile della riduzione del 75% del rumore.

Il combustore, chiamato TalonX, è stato progettato in collaborazione con la NASA e si basa sul ciclo di combustione ricco e magro dell'agenzia spaziale. In questo progetto, le emissioni sono controllate dalla zona di spegnimento dello statore del primo stadio prima delle pale HPT del primo stadio.

Il vantaggio principale di tutte queste innovazioni è che ci sono molte meno parti mobili. Meno parti significano meno manutenzione e più ore in aria. Per il settore aereo, il ROI è un gioco da ragazzi. Un'altra cosa da considerare è che questo è un motore nuovo di zecca; nonostante l'intrinseca volubilità del settore aereo, P&W ha già ordini per 7.000 unità provenienti da oltre 70 clienti in oltre 30 paesi.

La lungimiranza, l'impegno e la perseveranza di Pratt & Whitney simboleggiano le caratteristiche che hanno costruito l'industria americana e sicuramente riporteranno P&W alla ribalta nell'industria aerospaziale.

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