Calcolo della risposta forzata di componenti per motori aereonautici in presenza di contatti per attrito = Forced response calculation of aereonautical engine components in the presence of friction contacts

La progettazione dei componenti di motori aereonautici quali sono ad esempio i bladed disks, o i vane segments di una turbina non è una facile missione a causa della presenza di una grande varietà di sorgenti di stress quali la forza centrifuga, le alte temperature o le distribuzioni di pressioni dovute al fusso dei gas che entrano all'interno del motore. In particolare i fenomeni di maggior rilevanza sono le forzanti dinamiche che possono generare vibrazioni tali da determinare il danneggiamento o la rottura del pezzo considerato. Per ridurre tali fenomeni vibratori si utilizza l'attrito (dry friction) tra parti vibranti in modo da dissipare energia e ridurre così le ampiezze in gioco. In questo contesto diviene importante riuscire a modellare il fenomeno non-lineare del contatto in modo da sviluppare dei software, che devono essere validati da dati sperimentali, in grado di predirre in modo più o meno accurato la realtà fisica. Il software Policontact, sviluppato all'interno di una collaborazione tra il Politecnico di Torino e GE AVIO Aero, ha lo scopo, infatti, di calcolare la risposta forzata non-lineare di componenti di turbina in presenza di vari tipi di contatto. Il lavoro di tesi presentato ha contribuito allo sviluppo, al consolidamento e alla validazione del software Policontact (programmato in MATLAB), in grado di calcolare la risposta forzata della palettatura di rotori e statori in presenza di uno o più contatti di tipo non-lineare. In particolare il software è stato testato per più modelli di pala di turbina e per due modelli di statore preparati in modo opportuno tramite Patran - MSC Software. I risultati ottenuti sono stati confrontati con quelli sperimentali forniti dall'azienda. Parallelamente a tale lavoro l'interfaccia grafica è stata ideata e sviluppata in modo da agevolare l'approccio dell'utente al software. Tale lavoro si inserisce all'interno di un progetto di ricerca più vasto che è il Great2020 (Green Engine for Air Traffic 2020). Si tratta di un progetto che ha l'obiettivo di raggiungere gli obiettivi strategici sviluppati dalla Commissione Europea e da ACARE (Advisory Council for Aviation Research and Innovation in Europe) miranti a ridurre sensibilmente l'impatto ambientale legato al trasposto aereo civile, con lo sviluppo di nuove tecnologie per motori aeronautici di prossima generazione. Esso si basa sulla collaborazione tra le molte aziende presenti sul territorio, centri di ricerca all'avanguardia e il Politecnico di Torino, ed è guidato da GE AVIO Aero, leader nello sviluppo e ricerca in sistemi di propulsione aerospaziale. In particolare si mira al dimezzamento delle emissioni di CO2, alla riduzione dell' 80% delle emissioni di ossidi di azoto e alla diminuzione di 10 dB del rumore percepito rispetto alle tecnologie in uso all'anno 2000.