Inginerii francezi au creat şi testează un nou motor de avion, unde palele turbinei nu sunt înconjurate de nacelă, revigorând o idee de acum 40-50 de ani

Motoarele actuale ale avioanelor de pasageri s-au conturat în două categorii distincte şi clare. Avioanele mai mici au de obicei turbopropulsoare cu o elice ataşată, unde elicea asigură forţa principală de tracţiune, ele fiind foarte eficiente, dar fiind limitate până la o viteză de circa 0,6-0,7 Mach. Avioanele medii şi mari au motoare turbofan sau, dacă ar fi să intrăm mai adânc în denumirea tehnică, le-am spune motoare turboreactoare cu dublu flux. Aceste motoare au palele turbinelor înconjurate de o carcasă cilindrică, denumirea tehnică a căreia e nacelă. Acest tipuri de motoare şi-au demonstrat de mult timp eficienţa şi fiabilitatea pentru propulsia la viteze mai mari, iar în timp ele au obţinut un randament tot mai mare de combustie. Ei bine, acum inginerii francezi, asistaţi de cei americani, au creat un nou motor de avion, unde palele turbinei nu sunt înconjurate de nacelă, revigorând o idee de acum 40-50 de ani.

Foto: Motor actual obişnuit, cu nacelă

Creatorii acestui motor sunt inginerii companiei CFM, fondată de compania franceză Safran ş cea americană GE Aerospace. Ambele companii au experienţă enormă în dezvoltarea de motoare pentru aeronave, iar echipa de ingineri care elaborează noul motor e localizată în Franţa şi e dirijată direct de cei de la Safran. Cei de la Airbus sunt implicaţi ca parteneri tehnologici şi de testare a acestui motor.

Ideea de bază a acestui motor e renunţarea la nacela obişnuită, ceea ce permite ca miezul motorului să aibă un diametru mai mic, iar palele să aibă un diametru mai mare. Chiar dacă acestea amintesc de elice, de fapt motorul rămâne în continuare de acelaşi tip, turbofan, doar că palele sale nu sunt încadrate în nacelă şi au crescut enorm în diametru.

Beneficiul principal al acestei construcţii e reducerea consumului de carburant prin câteva elemente care duc la acest rezultat. În primul rând excluderea nacelei reduce suprafaţa de rezistenţă aerodinamică frontală a avionului la înaintare. În al doilea rând, greutatea proprie a motoarelor scade astfel, ceea ce dă alte mici implicaţii în reducerea consumului. În al treilea rând, şi cel mai important, eficienţa propulsiei creşte datorită diametrului mai mare al rotorului şi vitezei mai mici a jetului de aer.

Dacă primele două capitole contribuie cu 2-5% împreună în consumul avionului, atunci acest ultim capitol creşte cu circa 15% şi mai mult eficienţa propulsie. Prin urmare, în teorie se poate atinge 15-20% de creştere a eficienţei de propulsie, dar inginerii francezi spun că ei ţintesc chiar 20-25% sporire a eficienţei datorită tehnologiilor moderne de precizie mult mai mare, care permit proiectări şi rezultate mult mai avansate decât cunoştinţele tehnice anterioare.

Iar aici vine o parte la fel de curioasă, şi anume că acest tip de motoare a fost explorat cu circa 40-50 ani în urmă. Pe atunci, criza de petrol din 1973 a provocat inginerii să găsească soluţii mai eficiente de propulsie pentru avioane. Prin anii 1975 mai multe companii au pornit să dezvolte asemenea motoare fără nacelă, or, calculele aerodinamice arătau că există avantajele evidente în consum.

Cel mai avansat motor al fost GE 36 UDF a celor de la General Electric, predecesoarea GE Aerospace de azi. Acel motor avea două rotoare contrarotative şi-i lipsea nacela. A fost montat pe un Boeing, iar ulterior s-a ajuns şi la montarea lui pe un McDonnell Douglas MD-80 cu testarea avansată.

Foto: Motorul GE 36 UDF

Un alt motor are a ajuns la un stadiu avansat de testare a fot PW-Allison 578-DX, fiind rezultatul unei colaborări între Pratt & Whitney şi Allison şi fiind instalat pe acelaşi model de avion MD-80. Pe lângă asta, şi francezii de la Snecma, predecesorii Safranului de azi, dar şi Rolls-Royce şi MTU, testaseră propriile elaborări.

Totuşi, testele de atunci demonstraseră că aceste motoare produc zgomote neplăcute de vibraţii joase, şi mult mai puternice în total. De asemenea, existau vibraţii nedorite în fuzelajul avionului, cauzate de interacţiunea rotoarele duble. Între timp, preţurile la carburanţi la sfârşitul anilor 80 au scăzut considerabil, iar motoarele obişnuite au devenit mai eficiente, ceea ce a anulat presiunea economică de a dezvolta alte tipuri de motoare. Astfel, motoarele fără nacelă au plecat în istorie până de curând.

Acum inginerii francezi spun că modelările computerizate de mare putere, printarea 3D, aliajele noi uşoare şi rigide, dar şi tehnicile de producţie mult mai avansate, le-ar permite să proiecteze pale de turbine care nu mai produc vibraţiile de altă dată în fuzelaj, nu sunt nedorit de zgomotoase şi nici nu produc sunetele de frecvenţă joasă deranjantă. În acelaşi timp, un nou asemenea motor ar păstra şi chiar evoluat avantajele de consum redus.

Inginerii de la Safran spun că au făcut până acum peste 400 de ore de teste în tunelurile aerodinamice, care e confirmă aşteptările optimiste despre progresul adus de noul lor motor. Testele au fost făcute şi la aerodinamică, şi în parametri de forţă de tracţiune, dar şi amprentă acustică.

Iar în 2029 noul motor va ajunge instalat pe un Airbus A380, pentru a fi testat de facto şi în zboruri complete. Scopul e ca până în 2035 noul tip de motor să ajungă în producţia de serie, pe avioane care ar opera curse comerciale regulate.