Gli ingegneri del Southwest Research Institute stanno sviluppando un sistema di raffreddamento, turbina a gas radiale per un piccolo generatore che fornisce migliaia di ore di elettricità a un veicolo aereo senza equipaggio (UAV), un miglioramento significativo alle attuali turbine UAV che funzionano solo poche centinaia di ore prima di esaurirsi.
Le turbine sono dispositivi meccanici rotanti che, quando combinato con un generatore, produrre energia elettrica.
"Questa turbina fa parte di un generatore simile a quello che una persona media potrebbe usare per generare elettricità nella propria casa quando si spegne la corrente, " ha affermato David Ransom della divisione di ingegneria meccanica di SwRI. "La versione che stiamo creando è più compatta ed efficiente, su misura per le esigenze di un piccolo, aereo senza pilota".
Il problema con gli attuali modelli di piccole turbine è che durante il processo di combustione del generatore, la turbina è costantemente immersa in gas ad alta temperatura che alla fine la danneggia o la distrugge.
"Più la turbina diventa calda, migliore è la sua prestazione, " disse Ransom. "Ma queste turbine più piccole non possono sopravvivere alla temperatura, quindi ne abbiamo progettato uno che ha piccoli passaggi del flusso d'aria che raffreddano la turbina senza sacrificare la potenza delle sue prestazioni. Normalmente con le piccole turbine devi fare una scelta tra prestazioni o affidabilità, ma stiamo rendendo possibile averli entrambi".
SwRI ha lavorato con passaggi interni di turbine ad alta temperatura su versioni di grandi dimensioni utilizzate in centrali elettriche e aerei passeggeri. Per creare il piccolo, design intricato con passaggi d'aria interni, gli ingegneri stanno utilizzando una nuova macchina per la fusione laser selettiva (SLM), che costruisce le parti metalliche strato per strato. La nuova macchina SLM, che è arrivato a SwRI nel dicembre 2017, si distingue dalle altre stampanti 3D in quanto è costruita per realizzare parti metalliche stratificate e altamente dettagliate piuttosto che in plastica.
Per sfruttare le capacità della nuova macchina SLM, lo SwRI Advisory Committee for Research ha lanciato il programma Metals Additive Kickoff Enphasizing Research Synergies (MAKERS), uno sforzo interno di ricerca e sviluppo. MAKERS è progettato per incoraggiare la collaborazione tra i ricercatori SwRI su progetti che utilizzano la nuova tecnologia rivoluzionaria. La nuova turbina è uno dei primi prodotti frutto del programma MAKERS. I MAKERS e altri programmi di ricerca interni investono in tecnologie innovative che in ultima analisi avvantaggiano i programmi sponsorizzati dai clienti.
"I generatori che forniscono energia a noi e ai grandi aerei hanno già turbine raffreddate, considerando che un generatore di queste dimensioni per una piccola imbarcazione no, " Ransom ha detto. "È una sfida ingegneristica entusiasmante, e avere la possibilità di stampare parti con la macchina SLM è un vero vantaggio."
