Gli ingegneri del Southwest Research Institute (SwRI) stanno sviluppando una turbina a gas raffreddata e radiale per un piccolo generatore che fornisce migliaia di ore di elettricità a un veicolo aereo senza pilota(UAV). Questo sviluppo può migliorare le attuali turbine UAV che possono funzionare solo poche centinaia di ore prima di consumarsi.
La turbina a gas raffreddata, sviluppata da SwRI, è stata creata con una stampante 3D specializzata in grado di creare parti metalliche stratificate e altamente dettagliate. Credito: immagine per gentile concessione del Southwest Research Institute
Una turbina è un tipo di dispositivi meccanici rotanti che, combinati con un generatore, produce energia elettrica. Il problema con le attuali turbine UAV è che durante il processo di combustione del generatore, la turbina viene costantemente immersa in gas ad alta temperatura che alla fine lo danneggia o distrugge. Secondo gli ingegneri SwRI, la versione che stanno creando è “più compatta ed efficiente, adattata alle esigenze di un piccolo velivolo senza pilota”.
“Quanto più la turbina diventa calda, migliori sono le sue prestazioni”, ha dichiarato David Ransom della divisione di ingegneria meccanica di SwRI. “Ma queste turbine più piccole non possono sopravvivere alla temperatura, quindi ne abbiamo progettata una che abbia passaggi di flusso d’aria molto piccoli che raffreddano la turbina senza sacrificare la potenza delle sue prestazioni. Normalmente con piccole turbine devi scegliere tra prestazioni o affidabilità, ma stiamo rendendo possibile avere entrambe le cose. ”
Gli ingegneri SwRI hanno lavorato con passaggi interni di turbine ad alta temperatura su grande versione che venivano spesso utilizzate nelle centrali elettriche e negli aerei passeggeri. Stanno usando una nuova macchina di produzione additiva per la fusione laser selettiva (SLM
) per creare il design piccolo e intricato con passaggi d’aria interni. La tecnica SLM utilizza un laser ad alta densità di potenza per fondere e fondere le polveri metalliche insieme strato dopo strato.
Per sfruttare la capacità della nuova stampante SLM 3D, SwRI ha creato un programma interno di ricerca e sviluppo noto come Metals Additive Kickoff Enfatizzando le sinergie di ricerca (MAKERS). La nuova turbina è uno dei primi prodotti derivati dal programma MAKERS.
“I generatori che forniscono energia a noi e ai grandi velivoli hanno già delle turbine raffreddate, mentre un generatore di queste dimensioni per una piccola imbarcazione non lo fa”, ha detto Ransom. “È una sfida ingegneristica entusiasmante e avere la possibilità di stampare parti 3D con la macchina SLM è un vero vantaggio.”