Paris Air Show 2023 – A fabricante de motores Pratt & Whitney e a universidade pública de pesquisa Virginia Tech anunciaram, no Paris Air Show, vento que ocorre em Le Bourget ao longo desta semana, uma nova tecnologia pioneira para calcular o empuxo de motores usando lasers, para permitir a medição de alta fidelidade dos principais parâmetros do motor de turbina a gás, incluindo velocidade, temperatura e densidade.
Conhecido como Dispersão Rayleigh Filtrada para Medição de Empuxo (FRST – Filtered Rayleigh Scattering for Thrust Measurement), esta nova técnica de instrumentação óptica oferece vantagens significativas em comparação com sensores e sondas tradicionais, o que apoiará o desenvolvimento de tecnologias de núcleo de motor mais eficientes e poderá permitir a medição de emissões de partículas não-CO2 em voo.
“A capacidade de usar lasers e sensores ópticos representa um grande passo à frente na tecnologia de instrumentação de motores e é uma prova da colaboração de longa data no Centro de Excelência Pratt & Whitney da Virginia Tech”, disse Geoff Hunt, vice-presidente sênior de engenharia e tecnologia da Pratt & Whitney.
“O FRST oferece um método menos intrusivo e mais econômico para medir uma variedade de métricas do motor. Vemos um potencial interessante para o FRST ajudar no avanço das tecnologias de propulsão de turbinas a gás, particularmente envolvendo núcleos menores de motores e termicamente mais eficientes, que são essenciais para nossa próxima geração de motores militares e comerciais sustentáveis”, completou o executivo.
Uma tecnologia com patente pendente, a FRST faz uso do espectro de luz ultravioleta e se baseia no princípio de que a dispersão da luz das moléculas de ar que passam sobre uma área iluminada por laser pode fornecer informações sobre o campo de fluxo de gás, do qual o empuxo pode ser derivado.
Aplicada a um motor turbofan, a luz é fornecida por um feixe de laser direcionado ao caminho do gás da seção de turbina do motor, enquanto a dispersão resultante é registrada por uma câmera de alto desempenho e “filtrada” para interrupções no sinal.
A instrumentação óptica FRST elimina potencialmente a necessidade de sensores e sondas tradicionais, que podem ser difíceis de instalar e causar bloqueio de fluxo, principalmente em núcleos de motor menores, onde o espaço é limitado.
O FRST também apresenta oportunidades para medir as emissões de partículas não-CO2, o que pode contribuir para os esforços de toda a indústria para entender e mitigar o impacto ambiental dessas emissões, particularmente no que diz respeito à formação de rastros.
“Embora o princípio da dispersão de Rayleigh seja conhecido há séculos, os engenheiros da Pratt & Whitney e da Virginia Tech aproveitaram os avanços recentes em poder de computação, laser e tecnologia de câmera para demonstrar a primeira aplicação bem-sucedida em um motor turbofan”, disse Todd Lowe, professor de Engenharia Aeroespacial na Virginia Tech. “À medida que trabalhamos para demonstrações em voo do FRST, esperamos que a tecnologia tenha outras aplicações no desenvolvimento e certificação de motores de aeronaves”.
A equipe de pesquisa conjunta da Pratt & Whitney e da Virginia Tech mediu com sucesso o empuxo do motor usando técnicas ópticas FRST em um motor de pesquisa em um estande de teste na Virginia Tech, registrando precisão semelhante à dos sensores e sondas tradicionais. As equipes estão trabalhando para testar a tecnologia em voo.
