Abstract

Il progetto mira alla acquisizione di tecnologie, e alla loro validazione, per sviluppare sistemi propulsivi di velivoli senza pilota a bordo (UAV) che debbano svolgere missioni ad alta quota e per lungo tempo. La ricerca avrà come obiettivo quello di trovare soluzioni tecnologiche che abilitino un motore a pistoni ad erogaresufficiente potenza anche a quote relativamente alte, nel rispetto del vincolo aeronautico di basso valore del rapporto peso/potenza. L'aumento del livello di sovralimentazione unito alle ridotte capacità di scambio termico dell'ariararefatta, comporta, a seguito dell'aumento in dimensioni e peso dei compressori multistadio, degli intercoolers e degli scambiatori liquido/aria, un forte aumento di peso dell'intero impianto propulsivo. Risulterà, quindi, fondamentale acquisiretecnologie per la realizzazione di propulsori con basso rapporto peso/potenza ma che, contemporaneamente, abbiano un alta efficienza complessiva tale da rispettare gli ulteriori requisiti di lunga autonomia e minima potenza termica dasmaltire. Sarà, cioè, fondamentale acquisire e sviluppare tecnologie legate alle turbomacchine e in generale a sistemi innovativi di gestione dell'aria in aspirazione e dei gas combusti allo scarico. Il sistema propulsivo che si intende proporre, dal quale derivare il piano tecnologico, si baserà su un motore Diesel due tempi ad iniezione diretta controllato elettronicamente (Common Rail). L'adozione del DieselCommon Rail due tempi mira ad assicurare un ottimale equilibrio tra il peso, l'efficienza, la necessità di tenere bassi i carichi termo meccanici in camera di combustione e la potenza. Tale motore sarà sovralimentato da un sistemamultistadio che dovrà possedere caratteristiche di leggerezza ed efficienza. In tale sistema sarà integrata una innovativa macchina elettro-fluidodinamica (MEF) che avrà il compito di recuperare l'energia in eccesso, che alle quote basse sarebbealtrimenti dissipata attraverso l'apertura delle valvole waste-gate, e all'occorrenza fornire energia per comprimere aria e assistere il sistema principale di sovralimentazione. Nel sistema di sovralimentazione con la macchina MEF, infatti, sitende a limitare drasticamente l'uso delle valvole waste-gate consentendo, allorché è misurata una tendenza all'overboost, l'elaborazione del flusso supercompresso e la trasformazione dell'energia meccanica recuperata in energia elettricadisponibile a bordo. La macchina MEF dovrà anche svolgere il compito di soffiante per l'avviamento del motore due tempi, sostituendo vantaggiosamente in termini di leggerezza ed efficienza, il classico sistema trasmissione meccanica/compressore Roots. Tutte le tecnologie saranno oggetto di dimostrazione a terra attraverso la realizzazione di un dimostratore tecnologico che sarà sottoposto ad una estesacampagna di prove che includerà anche la simulazione alla quota massima di volo. In particolare si svolgeranno sia prove di caratterizzazione in termini di parametri principali motoristici sia prove proprie dell'applicazione aeronautica. La campagna di prove si completerà con l'integrazione del dimostratore tecnologico su un velivolo UAV per verificarne le caratteristiche funzionali.