Cuscinetti - 15/09/2024
Il nuovo cuscinetto di NSK per generatori con turbina a gas aumenta l’autonomia dei velivoli eVTOL
NSK ha lanciato un nuovo cuscinetto per generatori con turbina a gas specificamente destinato ai velivoli elettrici a decollo e atterraggio verticale (eVTOL), inclusi i grandi droni. Fra le principali migliorie del cuscinetto spiccano le prestazioni a velocità di rotazione superiori e un nuovo meccanismo che riduce il fabbisogno di lubrificante dell’80% circa, offrendo un contributo importante all’incremento dell’autonomia di volo dei velivoli eVTOL.
Grazie agli sviluppi in atto, i velivoli eVTOL stanno facendo notevoli progressi come mezzo di trasporto, in un mercato che, secondo le previsioni, raggiungerà il valore di 124 miliardi di euro entro il 2035. In precedenza, i sistemi di propulsione più diffusi per gli eVTOL avevano una motorizzazione completa. Tuttavia, in risposta alla crescente necessità di aumentare l’autonomia di volo e la capacità di trasporto, molti prevedono che la domanda di motori ibridi ad alta potenza, compatti e leggeri, continuerà ad aumentare.
I generatori a turbina di gas si distinguono dagli altri modelli di motori ibridi perché possono sfruttare fonti energetiche quali biocarburanti e idrogeno, risultando così interessanti dal punto di vista della neutralità carbonica. Attualmente i generatori con turbina a gas sono l’alternativa più valida per i sistemi di propulsione dei velivoli eVTOL.
L’aumento dell’autonomia di volo dei velivoli eVTOL dipende da diversi fattori, fra cui le prestazioni di rotazione ad alta velocità dei cuscinetti montati nei generatori con turbina a gas. Per rispondere a questa richiesta, NSK ha sviluppato un cuscinetto in grado di compiere oltre 2,5 milioni dmn (valore corrispondente al prodotto del diametro primitivo e della velocità di rotazione del cuscinetto). Inoltre, l’azienda è riuscita a ottenere queste prestazioni alle alte velocità di rotazione limitando al tempo stesso al minimo l’apporto di lubrificante.
Il problema della lubrificazione a getto, la più utilizzata per i cuscinetti ad alta velocità, è che richiede grandi quantità di olio e favorisce elevate dispersioni di potenza. Un’alternativa è la lubrificazione “sottopista”, che sfrutta canali di afflusso dedicati all’interno dell’albero e della pista di rotolamento interna del cuscinetto per erogare l’olio. Questo metodo riduce al minimo la perdita di potenza e il consumo di lubrificante, ma è poco versatile e molto costoso.
Per superare questi limiti, il nuovo meccanismo di lubrificazione di NSK è caratterizzato da un distanziale con conformazione migliorata. L’olio lubrificante viene immagazzinato temporaneamente nel distanziale, dopodiché il sistema rilascia una quantità di olio minima ma ottimale all’interno del cuscinetto, sfruttando la forza centrifuga.
La soluzione innovativa di NSK riduce la quantità di olio lubrificante necessaria per il cuscinetto al 25% del fabbisogno della tradizionale lubrificazione a getto, oltre a ridurre la perdita di potenza di un terzo. Il nuovo design offre inoltre una versione a basso costo estremamente versatile rispetto alla lubrificazione sottopista. Un altro vantaggio per gli OEM è l’alleggerimento delle pompe di carico dell’olio (dette anche pompe scavenge) e del serbatoio di lubrificante, che contribuisce ad aumentare ulteriormente l’autonomia di volo degli eVTOL.
Immagine: L’aumento dell’autonomia di volo dei velivoli eVTOL dipende da diversi fattori, fra cui le prestazioni di rotazione ad alta velocità dei cuscinetti montati nel generatore con turbina a gas. Foto: Aero Development Japan, Inc.
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