Un gruppo di aziende aerospaziali ha annunciato la formazione di un consorzio collaborativo per sviluppare la tecnologia turbofan ibrida-elettrica e Water Enhanced Turbofan (WET) per i futuri sistemi di propulsione degli aeromobili, supportata dalla European Union Clean Aviation Joint Undertaking (Clean Aviation).

MTU Aero Engines AG (coordinatore), Pratt & Whitney, Collins Aerospace (Collins), GKN Aerospace, Airbus e altri, mirano a dimostrare il potenziale di queste tecnologie per migliorare l’efficienza del carburante e ridurre le emissioni degli aeromobili, con l’obiettivo di ottenere un miglioramento fino al 25% dell’efficienza del carburante e una riduzione di CO₂rispetto agli attuali sistemi di propulsione per velivoli a corto e medio raggio.

Sustainable Water-Injecting Turbofan Comprises Hybrid-Electrics (SWITCH)

Il progetto Sustainable Water-Injecting Turbofan Comprises Hybrid-Electrics (SWITCH) si concentra sullo sviluppo di un nuovo concetto di propulsione basato su due tecnologie rivoluzionarie e sinergiche: Water Enhanced Turbofan (WET) e propulsione ibrida-elettrica.

Combinando queste tecnologie con GTF di Pratt & Whitney^TM, Il concetto SWITCH mira a migliorare significativamente l’efficienza e a ridurre sostanzialmente le emissioni in tutto l’intero inviluppo operativo di un aeromobile.

Le tecnologie sviluppate nell’ambito di SWITCH saranno pienamente compatibili con carburanti alternativi più puliti, come il Sustainable Aviation Fuel (SAF), e saranno valutate per un uso futuro con l’idrogeno.

“Questo consorzio SWITCH di grande impatto offre un’opportunità unica per dimostrare i vantaggi delle tecnologie di propulsione WET e ibrida-elettrica, non solo in modo indipendente, ma come parti di un sistema”, ha affermato il Dr. Stefan Weber, Senior Vice President, Engineering and Technology, presso MTU. “WET offre un notevole potenziale per aumentare l’efficienza e ridurre significativamente tutte le emissioni per i futuri sistemi di propulsione degli aeromobili, siano essi alimentati da cherosene convenzionale, SAF o persino idrogeno. Poiché il concetto è basato su turbine a gas, il concetto WET sfrutta appieno l’esperienza di MTU”.

Il propulsore GTF ibrido-elettrico

Il propulsore GTF ibrido-elettrico consentirà un’efficienza ancora maggiore in tutte le fasi del volo sfruttando generatori di motori elettrici di classe megawatt altamente efficienti, elettronica di potenza e batterie per ottimizzare le prestazioni della turbina a gas a combustione di carburante.

Il concetto WET recupera il vapore acqueo dallo scarico del motore e lo reinietta nella camera di combustione per migliorare significativamente l’efficienza del carburante, ridurre le emissioni di NOx e ridurre le emissioni di formazione di contrail.

Queste tecnologie rivoluzionarie sono progettate per lavorare insieme per offrire una riduzione radicale delle emissioni e del consumo di energia in tutto il sistema operativo, pur mantenendo affidabilità e operabilità di livello mondiale.

“Questo progetto ci consentirà di far progredire diverse tecnologie chiave sulla nostra roadmap per estendere ulteriormente l’efficienza dell’architettura del motore GTF“, ha dichiarato Geoff Hunt, senior vice president, Engineering and Technology, di Pratt & Whitney. “Data la sfida di ridurre l’impatto ambientale dell’aviazione, la collaborazione intersettoriale e le partnership pubblico-privato come Clean Aviation svolgeranno un ruolo vitale nel fornire le innovazioni tecnologiche necessarie per rendere l’aviazione a zero emissioni nette una realtà”.

Airbus fornirà competenze chiave relative alla futura integrazione delle tecnologie SWITCH a livello di aeromobile e supporterà la valutazione dei benefici prestazionali, tra cui la progettazione degli aeromobili e l’integrazione di batterie e sistemi di gestione dell’energia. “Le nuove tecnologie di propulsione giocheranno un ruolo importante nel raggiungimento degli obiettivi net-zero dell’aviazione, insieme a nuovi progetti di aeromobili e fonti di energia sostenibili”, ha dichiarato Sabine Klauke, chief technology officer di Airbus. “Accogliamo con favore questa opportunità di collaborare e far progredire la ricerca sulla prossima generazione di concetti avanzati di propulsione”.

Collins fornirà generatori di motori elettrici di classe megawatt ed elettronica di potenza, distribuzione e protezione CC ad alta tensione, componenti di gestione termica e architetture di navicelle per il progetto. “La tecnologia di propulsione ibrida-elettrica è un fattore chiave per una maggiore efficienza in diverse applicazioni aeronautiche, dalla mobilità aerea avanzata agli aerei di linea commerciali”, ha dichiarato Mauro Atalla, senior vice president, Engineering & Technology di Collins Aerospace. “Lavorando con Clean Aviation e il consorzio SWITCH, accelereremo lo sviluppo di queste tecnologie critiche dalle nostre strutture all’avanguardia in Francia, Germania, Italia, Irlanda e Regno Unito”.

GKN Aerospace svilupperà varie strutture del motore con funzionalità completamente nuove, come macchine elettriche integrate e scambiatori di calore. “Siamo lieti di collaborare al progetto SWITCH e di contribuire ad affrontare molte interessanti opportunità e sfide legate alla gestione dell’energia termica ed elettrica all’interno di un sistema di propulsione altamente avanzato”, ha dichiarato Henrik Runnemalm, vice presidente, Global Technology Center, Svezia, presso GKN Aerospace. “Sfrutteremo il nostro esclusivo banco di prova a caldo a Trollhättan, in Svezia, nonché il nostro cablaggio elettrico ad alta tensione sviluppato dalla nostra divisione GKN Fokker nei Paesi Bassi”.

L’attuale finanziamento per la fase 1 di SWITCH si estende fino al 2025 e comprenderà la sperimentazione di un motore GTF ibrido-elettrico, la tecnologia WET e i test di laboratorio dei sottosistemi e l’attività di progettazione attorno a un sistema di propulsione integrato ibrido-elettrico e a ciclo WET. Subordinatamente al successo dei test di queste tecnologie chiave e dei progetti dei componenti, si prevede che seguiranno ulteriori fasi di test a terra e test di volo.

Clean Aviation è un partenariato pubblico-privato cofinanziato dall’Unione europea tra la Commissione europea, l’industria aerospaziale e gli istituti di ricerca, dedicato all’avanzamento delle tecnologie aeronautiche trasformative che contribuiranno a consentire emissioni nette zero per l’aviazione entro il 2050. Il progetto sarà supportato da UK Research and Innovation e sfrutterà la collaborazione tra più aziende aerospaziali, università e organizzazioni di ricerca in 11 paesi in Europa e negli Stati Uniti.

Elenco delle organizzazioni e delle sedi partecipanti

• MTU Aero Engines (Germania, Polonia)
• Pratt & Whitney (USA, Polonia)
• Airbus (Francia, Germania, Spagna, Regno Unito)
• Collins Aerospace (Francia, Germania, Italia, Irlanda, Regno Unito, USA)
• GKN Aerospace (Svezia, Paesi Bassi)
• Università Aristotele di Salonicco (Grecia)
• Chalmers University of Technology (Svezia)
• Centro aerospaziale tedesco DLR (Germania)
• Università di Stoccarda (Germania)