Modellazione del Thermal Management System per un velivolo ibrido elettrico da trasporto regionale = Modelization of a Thermal Management System for a hybrid-electric regional aircraft

Lo sviluppo del presente lavoro di tesi si inserisce all’interno di un progetto europeo coordinato da Leonardo SPA, denominato HERA. Questo progetto mira alla costruzione per il 2035 di un velivolo dimostrativo da trasporto regionale ibrido elettrico, a propulsione convenzionale a kerosene ed elettrica. In particolare, questa tesi mira alla creazione di un modello, utilizzando il software Amesim, del sistema carburante e del sistema TMS, valutando infine le interazioni tra i due. Il sistema TMS è la vera innovazione del progetto, dato che per i velivoli convenzionali non è mai stato necessario. Bisogna infatti prevedere, e di conseguenza modellare, un sistema di raffreddamento per il motore elettrico, per le batterie e per la fuel cell. Il raffreddamento proprio della fuel cell, come si vedrà in seguito, sarà uno degli aspetti più importanti da considerare e detterà la maggior parte delle scelte di design, data la grande potenza che questo componente, caratterizzato da una bassa efficienza, deve sviluppare. In seguito ad una valutazione introduttiva di tutti gli elementi che compongono il sistema carburante e il TMS, congiuntamente allo studio dello stato dell’arte di queste due tipologie di sistemi, il lavoro di tesi si concentra sulla valutazione delle prestazioni del sistema di raffreddamento dei componenti elettronici sopracitati. L’architettura proposta sfrutta due fluidi per raffreddare il liquido refrigerante, oltre ai radiatori ad aria: il kerosene, per cui i serbatoi alari funzionano come heat sink e da qui nasce la necessità di modellare anche il sistema carburante completo; l’idrogeno che alimenta le fuel cell, che viene conservato in forma liquida a 20 gradi Kelvin e, dovendo necessariamente essere scaldato prima che possa essere utilizzato nella cella, offre un’ottima opportunità di raffreddare il liquido refrigerante. Infine, vengono presentati i risultati ottenuti dalla simulazione, in cui si valutano le prestazioni del circuito di raffreddamento alimentato ad acqua e la sua interazione con il sistema carburante, mettendo in evidenza gli effetti su quest’ultimo.