DALL'UNIVERSITÀ DI FIRENZE MOTORI AERONAUTICI ECOLOGICI

Dall'Università di Firenze motori aeronautici ecologici

Finanziata ricerca europea di ingegneria meccanica, guidata dall'Ateneo, per la realizzazione di motori aeronautici più puliti

Prende il via il progetto europeo 'CHAiRLIFT', guidato dall'Università di Firenze e coordinato da Antonio Andreini ricercatore presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale, che studia un sistema di combustione innovativo per motori aeronautici per ridurre fortemente le emissioni inquinanti di biossido di azoto. Il finanziamento nell’ambito del programma quadro di ricerca europeo Horizon 2020 è di circa 1.3 milioni di Euro, di cui circa 320mila destinati ad UNIFI.

L’idea nasce da una joint venture tra quattro Atenei: il KIT (Karlsruhe Institute of Technology, Germania), l’Université de Rouen (Francia), l’Università del Salento e l’Ateneo fiorentino con il ruolo di coordinatore. A Firenze sui temi dello scambio termico e della combustione nelle macchine, con particolare interesse verso le turbine a gas e i motori aeronautici, lavora da anni il team di ricerca HTC (Heat Transfer and Combustion) Group, guidato da Bruno Facchini, docente di Sistemi per l’energia e l’ambiente.

Il costante aumento del traffico aereo su scala globale (si parla di tassi di crescita del volume di passeggeri di oltre il 5% annuo) e la sostanziale mancanza di alternative concrete alla propulsione aerea basata sulla turbina a gas e quindi sulla combustione, costringono gli enti internazionali di controllo dell’aviazione civile (prime fra tutte l’ICAO – International Civil Aviation Organization) a pianificare limiti sulle emissioni inquinanti sempre più stringenti per i prossimi anni. 

"L’aria è costituita quasi per l’80% di azoto che in condizioni normali è inerte. Ma quando si superano temperature oltre i 2000 Kelvin l’azoto reagisce con l’ossigeno formando ossidi che vengono scaricati nell’atmosfera. In particolare il biossido di azoto è acido, aggressivo per le vie respiratorie e contribuisce alle piogge acide. Negli aeroplani questa emissione inquinante si forma nelle camere di combustione, dove si superano, nei normali sistemi, i 2300 K di temperatura. - ha dichiarato il professor Antonio Andreini -  Occorre pertanto ridurre la temperatura della combustione. Per bruciare 1 chilogrammo di combustibile, sono necessari tot chilogrammi di aria, è il cosiddetto valore stechiometrico. Le attuali strategie di controllo del biossido di azoto si basano sull’uso, nella zona primaria del combustore, di miscele ricche, che, rispetto al valore stechiometrico, difettano di aria. Oppure utilizzano l’esatto opposto, le miscele magre, con eccesso di aria rispetto al valore. In entrambi i casi – miscela ricca e miscela magra – la temperatura della combustione si abbassa rispetto a quanto avverrebbe con la miscela composta in base al valore stechiometrico. La miscela magra inquinerebbe complessivamente di meno, considerando anche le emissioni di particolato solido (fumo), ma la soluzione attualmente più diffusa è la miscela ricca."

Obiettivo del progetto è progettare e testare nuove camere di combustione, capaci di utilizzare miscele ultramagre con combustione a bassa temperatura. "È una bella sfida, - ha aggiunto Andreini - anche perché una fiamma che brucia a temperature molto più basse del consueto si spegne con maggiore facilità e ha bisogno quindi di essere stabilizzata, per garantire agli aerei una propulsione costante in ogni condizione operativa ed ambientale.  A medio termine (si parla di 2035 come applicazioni industriali) pensiamo a una inusuale disposizione elicoidale dei bruciatori all’interno della camera di combustione e, come soluzione di lungo termine, per applicazioni entro il 2050, progettiamo l’uso di getti di plasma, un gas applicato a temperature molto alte, con piccole scariche a una certa frequenza che mantengano la combustione stabile."

'CHAiRLIFT' è il terzo progetto della piattaforma Clean Sky 2 finanziato al gruppo di ricerca HTC Group del Dipartimento di Ingegneria industriale, il secondo coordinato da Antonio Andreini.

08/11/2018