Post on 21-Feb-2019
Studio, ottimizzazione e valutazione prestazionale di un Diesel per
elicottero
Tesi di laurea di:
Paris MonesiRelatore:
Prof. Ing. Luca Piancastelli
Università degli Studi di Bologna - Facoltà di Ingegneria - Corso di laurea specialistica in Ingegneria Meccanica - A.A. 2009/2010 Sessione III - 15/3/2011
Pubblicazione bando “JTI Clean Sky GRC4-Diesel Power-pack Integration on light helicopter”
emesso dalla ditta Eurocopter in collaborazione con la Comunità Europea.
Obbiettivo:
Sostituzione del motore turboalbero attuale con un motore Diesel di ultima generazione e relativo impianto, sul modello EC 120 Colibrì.
Pro e contro nell’utilizzo del Diesel:
Pro:
Riduzione delle emissioni di CO2 del 50% con combustibili standard;
Riduzione delle emissioni di NOX del 95% con combustibili standard;
Riduzione dei consumi di combustibile standard del 50%;
Capacità di sovraccarico del 10% per un tempo elevato;
Riduzione dei costi di costruzione del 50%;
Riduzione del rischio di incendio grazie all’utilizzo di combustibili meno infiammabili;
Migliore modulazione della potenza;
Affidabilità dei singoli componenti migliorata grazie al largo utilizzo di questa tipologia di motori;
Riduzione delle vibrazioni e del rumore con minor stress strutturale e un migliore fattore umano.
Contro:
Minore potenza;
Maggior peso.
Parametri tecnici imposti:
Potenza minima al decollo di 330 kW
Rapporto massa-potenza inferiore a 0.8 kg/kW
Motore scelto:
FIAT Diesel 1.9 JTD Common rail 16V
190 HP@4000rpm Euro 5
Realizzazione del motore V8:
Calettamento sullo stesso albero di due blocchi motore FIAT Diesel 1.9 JTD Common rail grazie alla possibilità di “rotazione” della testata
originale FIAT Power Train.
Modifiche effettuate
Distribuzione a catena a doppia maglia lubrificata e contenuta in un apposito copricatena.
Coppa dell’olio collegata con il copricatena e con la scatola moltiplicatrice di giri, perché l’ingresso in scatola di trasmissione è a 6000 rpm.
Modifiche effettuate
Realizzazione di uno scarico centrale per i fumi in uscita;
Accoppiamento con il turbocompressore centrifugo;
Configurazione per la minimizzazione dello spazio occupato e delle tensioni termiche.
Utilizzo di un convertitore di coppia tra l’uscita del moltiplicatore di giri e la scatola di trasmissione principale.
Avvio del motore effettuato a vuoto;
Filtraggio delle vibrazioni di coppia.
Costruzione su misura dei radiatori per il raffreddamento dell’acqua;
Costruzione su misura dell’impianto di aftercooling necessario al gruppo di sovralimentazione;
Costruzione su misura del convogliatore a doppia ventola per l’aria;
Aggiunta del filtro per l’aria;
Le modifiche apportate al cofano motore originale sono dovute:
alla variazione della modalità di aspirazione dell’aria di alimentazione;
alla variazione della posizione del terminale di scarico.
Caratteristiche del motore:
Cilindri: V8 a 90°;
Cilindrata totale: 3820 cm3;
Alesaggio x Corsa: 82 x 90,4 mm;
Potenza massima stimata: 309 kW (420 HP) @ 4000 rpm;
Coppia stimata: 738 Nm @ 2000 rpm;
Massa stimata: 261 kg;
Ingombri principali: 724 x 855 x 669 mm;
Sovralimentazione: turbocompressore a singolo stadio;
Sistema di iniezione: Multijet common-rail 1600 bar;
Verifica raggiungimento obbiettivi:
TURBOMECA Arrius 2F:
Potenza al decollo: 376 kW
Massa: 103.5 kg
Rapporto massa-potenza:
Con sovraccarico del 10%: 340 kW
Rapporto massa-potenza:
Motore Diesel V8:
Potenza al decollo: 309 kW
Massa: 261 kg
Conclusioni:
Utilizzo dell’effetto Meredith per il blocco radiatori, in modo da fornire una spinta aggiuntiva;
Utilizzo di motori Diesel con prestazioni meccaniche sempre più evolute, in modo da ridurre il gap con i motori turboalbero.