Dinamica di combustione e controllo per emissioni ultrabasse nei motori a turbina a gas degli aerei

Titolo originale:

Combustion Dynamics and Control for Ultra Low Emissions in Aircraft Gas-Turbine Engines

Contenuto del libro:

I futuri motori aeronautici devono garantire emissioni bassissime ed elevata efficienza a basso costo, mantenendo l'affidabilità e l'operatività dei motori attuali. La richiesta di maggiori prestazioni e minori emissioni ha portato alla progettazione di combustori avanzati che dipendono in modo critico da un'efficiente miscelazione carburante/aria e da un funzionamento snello.

Tuttavia, tutti i combustori, ma soprattutto quelli a basse emissioni, sono suscettibili di instabilità di combustione. Queste instabilità sono tipicamente causate dall'interazione tra il rilascio di calore fluttuante del processo di combustione e le risonanze acustiche presenti in natura. Queste interazioni possono produrre grandi oscillazioni di pressione all'interno del combustore e possono ridurre la durata dei componenti e potenzialmente portare a guasti meccanici prematuri.

Il controllo attivo della combustione, che consiste in un controllo basato sul feedback del processo di miscelazione combustibile-aria, può fornire un approccio per ottenere un comportamento dinamico accettabile del combustore riducendo al minimo le emissioni, e quindi può fornire flessibilità durante il processo di progettazione del combustore. L'attività della tecnologia di controllo attivo della combustione della NASA Glenn mira a dimostrare il controllo attivo in un ambiente realistico, relativo ai motori aeronautici, fornendo esperimenti legati ai combustori delle turbine a gas degli aerei.

L'intento è quello di far progredire la maturità tecnologica del controllo attivo della combustione fino alla sua dimostrazione in un ambiente di motore. Il lavoro svolto presso la NASA Glenn ha dimostrato che il controllo attivo della combustione, utilizzando algoritmi avanzati che operano attraverso l'attuazione del combustibile ad alta frequenza, può sopprimere efficacemente le instabilità in un combustore che emula le instabilità presenti in un motore a turbina a gas di un aereo.

Gli sforzi attuali mirano a estendere queste tecnologie di controllo attivo a combustori avanzati a bassissime emissioni, come quelli che impiegano l'iniezione diretta multipoint lean.