Lunga vita ai motori degli aerei

I ricercatori della University of Virginia e del gruppo di Wadley hanno progettato un nuovo rivestimento per le componenti di ceramica dei motori aeronautici in grado di prolungarne la durata.

Un nuovo rivestimento potrebbe essere la chiave per allungare la vita dei motori degli aerei. Lo hanno sviluppato i ricercatori della University of Virginia e Jeroen Deijkers (in foto), un associato del gruppo di Wadley, lavorando su un diverso tipo di ossido protettivo.

La combustione nei motori degli aeroplani ora raggiunge o supera i 1500 gradi centigradi, ben al di sopra delle temperature di fusione delle parti del motore tipicamente realizzate in leghe di nichel e cobalto. La ricerca si è rivolta alla ceramica che può resistere a queste temperature, ma deve fare i conti con le reazioni chimiche del vapore acqueo e dell’ossigeno incombusto nell’ambiente di combustione estrema.

Per proteggere le parti di carburo di silicio, il tipo di ceramica prescelto, i produttori di motori applicano un rivestimento a due strati, chiamato sistema di rivestimento a barriera ambientale. Lo strato esterno è progettato per rallentare la diffusione di ossigeno e vapore acqueo verso il carburo di silicio durante il volo, mentre lo strato di legame interno di silicio protegge la superficie del carburo di silicio reagendo con l’ossigeno per formare un sottile strato di silice.

Gli scienziati americani hanno realizzato un diverso tipo di ossido protettivo usando uno strato esterno di disilicato di itterbio, un elemento di terre rare che condivide le caratteristiche di espansione termica del silicio e del carburo di silicio ed è lento a trasportare ossigeno e vapore acqueo verso lo strato di silicio. Hanno prima depositato il rivestimento di legame di silicio e poi hanno posizionato un sottile strato di ossido di afnio tra il silicio e lo strato esterno di disilicato di itterbio.

Se i produttori industriali fossero in grado di implementare queste nuove tecniche di elaborazione, potrebbero prolungare la durata delle parti del motore fino a 200 volte – commenta Deijkers. Ma prima dobbiamo risolvere problemi multidisciplinari e istituzionali, fondendo le conoscenze della meccanica, della chimica e della scienza dei materiali. Oltre alla necessità immediata di ridurre la CO2 emessa dalla tecnologia di propulsione, il nostro lavoro supporta il passaggio globale dagli idrocarburi contenenti carbonio ai combustibili a idrogeno e l’eventuale elettrificazione delle piattaforme di viaggio aereo“.

Fonte: https://engineering.virginia.edu/news/2021/08/uva-materials-science-engineers-strive-reduce-emissions-aircraft-engines

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Source: Stampi
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