Un gruppo di aerospace technology companies ha annunciato la formazione di un consorzio collaborativo per sviluppare hybrid-electric and water-enhanced turbofan technology per i futuri aircraft propulsion systems, supportati dall’European Union Clean Aviation Joint Undertaking (Clean Aviation). MTU Aero Engines AG (MTU), Pratt & Whitney, Collins Aerospace (Collins), GKN Aerospace, Airbus e altri mirano a dimostrare il potenziale di queste tecnologie per migliorare la fuel efficiency e ridurre le emissioni di CO2 degli aeromobili fino al 25% rispetto agli attuali state-of-the-art propulsion systems per short- and medium-range aircraft. Il consorzio è coordinato da MTU.
Il Sustainable Water-Injecting Turbofan Comprising Hybrid-Electrics (SWITCH) project è incentrato sullo sviluppo di un nuovo concetto di propulsione basato su due tecnologie rivoluzionarie e sinergiche: Water Enhanced Turbofan (WET) and hybrid-electric propulsion. Combinando queste tecnologie con la Pratt & Whitney GTFTM engine architecture, lo SWITCH concept mira a migliorare significativamente l’efficienza e ridurre sostanzialmente le emissioni nell’intero campo 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 l’uso futuro con l’idrogeno.
“Questo SWITCH consortium di grande impatto offre un’opportunità unica per dimostrare i vantaggi delle WET and hybrid-electric propulsion technologies, non solo in modo indipendente, ma come parti di un sistema”, ha affermato il Dr. Stefan Weber, senior vice president, Engineering and Technology at MTU. “WET offre un notevole potenziale per aumentare l’efficienza e ridurre significativamente tutte le emissioni per i futuri sistemi di propulsione dei velivoli, siano essi alimentati da cherosene convenzionale, SAF o persino idrogeno. Poiché il concetto è gas turbine based, il concetto WET sfrutta appieno l’esperienza di MTU”.
L’hybrid-electric GTF powertrain consentirà un’efficienza ancora maggiore in tutte le fasi del volo sfruttando megawatt class electric motor generators, power electronics and batteries per ottimizzare le performance della fuel-burning gas turbine. Il WET concept recupera il vapore acqueo dallo scarico del motore e lo reinietta nella camera di combustione per migliorare significativamente la fuel efficiency, ridurre le emissioni di NOx e le emissioni che formano scie di condensazione. Queste tecnologie rivoluzionarie sono progettate per lavorare insieme, per offrire una riduzione radicale delle emissioni e del consumo di energia nell’intero operating system, pur mantenendo affidabilità e operabilità di alto livello.
“Questo progetto ci consentirà di far avanzare diverse tecnologie chiave sulla nostra tabella di marcia per estendere ulteriormente l’efficienza della GTF engine architecture”, afferma Geoff Hunt, senior vice president, Engineering and Technology at Pratt & Whitney. “Data la sfida di ridurre l’impatto ambientale dell’aviazione, la collaborazione intersettoriale e le public-private partnerships come Clean Aviation svolgeranno un ruolo fondamentale nel fornire le scoperte tecnologiche necessarie per trasformare in realtà la net zero emissions aviation”.
Airbus fornirà competenze chiave relative alla futura integrazione delle tecnologie SWITCH a livello di aeromobile e supporterà la valutazione dei vantaggi in termini di performance, compresa la progettazione dell’aeromobile e l’integrazione di battery and energy management systems. “Le nuove tecnologie di propulsione svolgeranno un ruolo importante nel raggiungimento dei net-zero goals dell’aviazione, insieme a nuovi progetti di aeromobili e fonti di energia sostenibili”, ha affermato Sabine Klauke, Chief Technology Officer at Airbus. “Accogliamo con favore questa opportunità di collaborare e far progredire la ricerca sulla prossima generazione di advanced powertrain concepts”.
Collins fornirà megawatt-class electric motor generators and power electronics, high-voltage DC distribution and protection, thermal management components and nacelle architectures per il progetto. “La tecnologia di propulsione ibrida-elettrica è un fattore chiave per una maggiore efficienza in molteplici applicazioni aeronautiche diverse, dalla advanced air mobility ai commercial airliners”, afferma Mauro Atalla, senior vice president, Engineering & Technology for 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, Irlanda, Italia e Regno Unito”.
GKN Aerospace svilupperà varie engine structures con funzionalità completamente nuove, come integrated electric machines and heat exchangers. “Siamo lieti di collaborare allo SWITCH project e di aiutare ad affrontare molte entusiasmanti opportunità e sfide relative al thermal and electrical power management all’interno di un highly advanced propulsion system”, afferma Henrik Runnemalm, vice president, Global Technology Center, Sweden, at GKN Aerospace. “Sfrutteremo il nostro esclusivo hot test rig in Trollhättan, Svezia, nonché il nostro high voltage electrical wiring sviluppato dal nostro GKN Fokker business nei Paesi Bassi”.
L’attuale finanziamento per la Phase 1 di SWITCH si estende fino al 2025 e includerà il test di un hybrid-electric GTF engine, della WET technology, sub-system laboratory testing e design activity attorno a un integrated hybrid-electric and WET cycle propulsion system. Fatti salvi i test di successo di queste tecnologie chiave e dei component designs, si prevede che seguiranno ulteriori fasi di ground testing and flight tests.
Clean Aviation è una public-private partnership cofinanziata dall’European Union tra European Commission, l’industria aerospaziale e gli istituti di ricerca, dedicata all’avanzamento delle tecnologie aeronautiche di trasformazione che contribuiranno a consentire net zero emissions 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.
Queste le organizzazioni partecipanti e le sedi:
MTU Aero Engines (Germany, Poland)
Pratt & Whitney (USA, Poland)
Airbus (France, Germany, Spain, UK)
Collins Aerospace (France, Germany, Ireland, Italy, UK, USA)
GKN Aerospace (Sweden, Netherlands)
Aristotle University of Thessaloniki (Greece)
Chalmers University of Technology (Sweden)
DLR German Aerospace Center (Germany)
University of Stuttgart (Germany)
(Ufficio Stampa Airbus – Pratt & Whitney – Photo Credits: Copyright MTU Aero Engines)
