Sviluppo di un Motore Diesel Due Tempi Veloce per Propulsione Aeronautica

Nel campo della propulsione aeronautica per velivoli leggeri, si è recentemente sollevato un forte interesse verso i motori Diesel a due tempi, allo scopo di sostituire i tradizionali motori ad accensione comandata, per i quali risulterà sempre più difficile il reperimento del carburante “avio” negli aeroporti. L’obbiettivo di questo studio è dunque quello di individuare e confrontare tra loro possibili configurazioni adatte all’applicazione aereonautica. Il propulsore scelto come riferimento è prodotto dall’azienda australiana WAM, ha una potenza di 100/120 HP, ed è dotato di sovralimentazione a due stadi, iniezione indiretta, lavaggio unidirezionale (con valvole di scarico in testa).Il primo “step” evolutivo che si è studiato è la trasformazione ad iniezione diretta, con camera a tazza ricavata nel pistone ed iniettore di tipo Common Rail: questa modifica offre il vantaggio di un notevole incremento di potenza ed efficienza, abbinata ad una riduzione delle masse radianti. Oltre a ciò, si è anche analizzato a calcolo un sistema di combustione innovativo, basato su un lavaggio ad anello, senza ausilio di valvole. A fronte della notevole compattazione del motore, aspetto assai apprezzabile in campo aeronautico, con questa soluzione risulta però più difficile ottimizzare lavaggio e combustione, mancando completamente il riferimento a motori moderni.Partendo dal motore base, è stato anzitutto costruito e calibrato sperimentalmente un modello di simulazione termo-fluidodinamico monodimensionale. In parallelo sono state svolte anche simulazioni CFD-3D utilizzando STAR-CD per l’analisi del lavaggio, e KIVA-3V per lo studio della combustione. Queste analisi di dettaglio hanno consentito di caratterizzare i principali processi termo-fluidodinamici che avvengono nelle diverse configurazioni alternative, che sono poi state poste a confronto tramite analisi di ciclo.