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Generazione e distribuzione dell'energia a bordo di aeromobili: evoluzione More Electric Aircraft.

Informazioni tesi

  Autore: Alberto Martini
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2009-10
  Università: Politecnico di Torino
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Elettrica
  Relatore: Alberto Tenconi
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 114

Il presente lavoro di tesi focalizza l'attenzione su uno dei principali argomenti di ricerca e sviluppo riguardanti il mondo dell'aviazione civile e militare. Al fine di migliorare l'efficienza, l'affidabilità e la manutenibilità degli aerei, il mondo aeronautico ha individuato nella progressiva elettrificazione dei servizi di bordo la strada per ridurre ed in futuro eliminare i sistemi idraulici, meccanici e pneumatici che costituiscono una componente maggioritaria nell'architettura dei moderni velivoli. Questo concetto va sotto il nome di More Electric Aircraft che nel seguito verrà identificato con l'acronimo MEA; questa espressione esprime in modo conciso gli obiettivi sopra descritti che possono anche essere riassunti nella definizione di All Electric Aircraft (AEA), che vuole essere l'obiettivo finale a cui i centri di ricerca e sviluppo delle principali aziende aeronautiche come Boeing ed Airbus ambiscono. MEA implica l'introduzione degli attuatori elettromeccanici ed elettroidraulici per l'attuazione dei dispositivi di volo come flap o spoiler, passando da un sistema di controllo fly by wire ad uno power by wire. La modifica conseguente al passaggio ad un sempre maggiore carico elettrico avrà implicazioni di grande portata per il sistema elettrico di generazione. Un impegno considerevole è diretto verso la realizzazione del cosiddetto More Electric Engine (MEE), che prevede l'integrazione di un generatore elettrico direttamente all'interno del motore dell'aereo; questo richiede un'analisi progettuale piuttosto complessa perchè viene richiesto al generatore di lavorare in condizioni critiche soprattutto per quanto concerne la temperatura, ma bisogna anche prevedere una soluzione costruttiva differente che si adatti alle particolari condizioni operative. Anche l'intero sistema elettrico di distribuzione è soggetto ad una radicale rivisitazione, con una tendenza volta ad abbandonare l'attuale distribuzione in AC a frequenza costante per una soluzione a frequenza variabile o in alternativa in DC.

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Capitolo 2 Sistemi aeronautici di potenza Prima di entrare specicatamente nell’analisi e possibili sviluppi del more electric aircraft, nel presente capitolo si vuole fornire una descrizione generale sui vari sistemi di potenza che oggigiorno caratterizzano i principali aerei civili e, con le dovute proporzioni e ovvie dierenze, gli aerei militari. Bisogna per o tenere pre- sente che non vi e una forma standardizzata per tutti gli aerei poich e ovviamente le singole aziende costruttrici tenderanno ad avere un’impiantistica propria volta anche all’ottimizzazione dei singoli aeromobili. 2.1 Generalit a L’architettura convenzionale di un aereo ad uso civile, include una combinazione di sistemi di natura meccanica, idraulica, pneumatica ed elettrica; tutto ci o e il risul- tato di numerosi anni di sviluppo nel campo dell’aeronautica che hanno portato alla congurazione attuale. In un’architettura convenzionale il carburante viene conver- tito in potenza dai motori(Fig.2.1); la maggior parte di questa potenza e convertita in forza propulsiva per muovere l’aereo, mentre la rimanente viene convertita in quattro forme di potenza non propulsiva: POTENZA PNEUMATICA, ottenuta dagli stadi ad alta pressione dei motori mediante spillamento; questo tipo di energia viene generalmente utilizzato per alimentare il sistema di condizionamento ambientale nonch e fornire aria cal- da per la fondamentale operazione di de-icing delle ali. I suoi svantaggi sono prevalentemente la bassa ecienza e la dicolt a nel rilevamento di perdite. 2

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