Programa para turbofan com tecnologia de engrenagem (GTF) híbrido-elétrico terá linha de financiamento da União Européia e da Grã-Bretanha, para uma primeira fase, em 01.12.22

Um grupo de empresas aeroespaciais líderes uniu forças para desenvolver tecnologia de motor turbofan híbrido-elétrico aprimorado com (injeção) água para futuros sistemas de propulsão de aeronaves.

Em um anúncio desta terça dia 29, a MTU Aero Engines, a Pratt & Whitney, a Collins Aerospace, a GKN Aerospace e a Airbus divulgaram que o trabalho apoiado pela Junta de Aviação Limpa (Clean Aviation Joint) da União Europeia visa aumentar a eficiência de combustível e reduzir as emissões de dióxido de carbono de vôos de curto e médio alcance da aeronave em até 25%.

O projeto SWITCH – Sustainable Water-Injecting Turbofan Comprising Hybrid-Electrics (Turbofan por injeção de água Sustentável compreendendo hibricidade-eletricidade) buscará combinar o conceito de turbofan WET – Water-Enhanced Turbofan (turbofan abvançado por água injetada), da MTU, e propulsão elétrica híbrida com a arquitetura existente do motor turboban de tecnologia de (engrenagem de) redução GTF (Geared Turbofan), da Pratt & Whitney. O “trem de força” planejado será capaz de funcionar com combustível de aviação sustentável (SAF) e também será desenvolvido para ser combustível de hidrogênio pronto para uso no futuro.

O programa está sendo apoiado pela iniciativa Clean Aviation e pela agência de pesquisa e inovação do Reino Unido (UKRI).

As parceiras não especificaram o montante de financiamento disponível de fontes governamentais para além de indicarem que serão “dezenas de milhões” de Euros.

O financiamento aprovado até agora cobre a Fase 1 do trabalho até o final de 2025. Isso incluirá o teste de uma versão elétrica híbrida de motor PWC GTF, além de projetar e testar a tecnologia WET e integrá-la ao restante do “trem de força”. Se este trabalho alcançar os resultados esperados, será buscado financiamento para outras fases de trabalho que deixariam o sistema de propulsão mais próximo da produção e entrada em serviço em uma aeronave ainda não especificada.

O conceito WET recupera o vapor de água do escape do motor e o reinjeta na câmara de combustão de uma maneira que segundo a MTU melhorará a eficiência do combustível, além de reduzir as emissões de óxido nitroso (NOx) em 80% e também reduzir as emissões de formação de rastros (esteiras/trilhas) em gás removendo a fuligem acumulada do motor. A MTU está desenvolvendo a turbina a vapor do sistema e a unidade de recuperação de água, com a Pratt & Whitney fornecendo um combustor de injeção de vapor para combinar com um vaporizador da GKN e um condensador da Collins.
De acordo com Claus Riegler, vice-presidente sênior de tecnologia e engenharia da MTU, as parceiras pretendem levar os sistemas ao Nível de Apto Tecnológico (TRL – Technology Readiness Level) 4 até o final da Fase 1. Nos trabalhos previstos da Fase 2, o objetivo seria estender esse nível de domínio para TRL 6 até 2029.

De acordo com Riegler, um dos principais desafios do programa é equilibrar o aumento de peso previsto para a nova versão do motor GTF com a melhoria geral na eficiência energética e no consumo de combustível. A MTU espera que a adição da tecnologia WET aumente o peso de cada turbofan em até 50%. A MTU trabalhará com as parceiras para encontrar uma nova forma de integrar os motores nas asas das aeronaves de forma que o aumento de peso seja mais do que compensado pelos ganhos no consumo específico de combustível.

Para a Airbus, uma versão híbrida-elétrica do turbofan GTF poderia ser usada para um projeto de nova aeronave. “O objetivo [do SWITCH] é explorar a abordagem híbrido-elétrica e garantir que os benefícios existam”, disse Karim Mokaddem, chefe de eletrificação da fabricante. “O objetivo é ter uma entrada em serviço não antes de 2030 ou 2035, e é importante avaliar os benefícios agora e garantir que eles possam ser alcançados a partir da arquitetura do sistema em nível de aeronave”, Mokaddem completou.

Sob seu programa Zero E, a Airbus também está trabalhando em planos para um avião movido a hidrogênio que transportaria cerca de 200 passageiros até 2.000 MN. Em 2024, pretende selecionar um dos três conceitos de fuselagem, ora em avaliação, e começar a fazer um demonstrador de tecnologia em 2025.

A versão híbrida-elétrica do turbofan GTF, da PWC, usará um “trem de força” desenvolvido pela Collins, empresa “irmã” da Pratt & Whitney no conglomerado aeroespacial e de defesa multinacional americano (com sede em Arlington, na Virgínia/EUA) Raytheon Technologies Corporation. Isso incluirá geradores de motores elétricos de classe megawatt, bem como eletrônica de potência, distribuição e proteção de corrente direta de alta tensão, componentes de gerenciamento térmico e uma nova nacele para acomodar os componentes.

De acordo com Mary Lombardo, vice-presidente de pesquisa aplicada e tecnologia da Collins, as parceiras pretendem estar prontos para demonstrar o “trem de força” integrado no novo laboratório de sistemas de energia elétrica da Collins em Rockford, no Illinois/EUA, que deve ser inaugurado em 2023 e se chama The Grade. As contribuições de Collins para o projeto SWITCH incluirão as instalações do grupo americano na França, Alemanha, Itália, Irlanda e Reino Unido.

A GKN ajudará a desenvolver as estruturas do motor necessárias para a versão híbrida-elétrica do motor GTF, incluindo máquinas elétricas integradas e trocadores de calor. Henrik Runnemalm, vice-presidente do Centro Global de Tecnologia do grupo na Suécia, disse que a equipe SWITCH terá acesso ao seu equipamento de teste “quente” em Trollhättan, e sua subsidiária Fokker na Holanda fornecerá fiação elétrica de alta tensão.

O projeto SWITCH também será apoiado por várias outras empresas aeroespaciais não identificadas, bem como por universidades e organizações de pesquisa do EUA e de 10 países europeus. Este grupo europeu incluirá a Universidade Aristóteles de Thessaloniki, na Grécia, a Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia, a Universidade de Stuttgart, na Alemanha, e a DLR German Aerospace Center (Centro Aeroespacial Alemão).

A iniciativa Clean Aviation é uma parceria público-privada cofinanciada pela União Européia, a indústria aeroespacial e várias instituições de pesquisa. Faz parte de um esforço mais amplo para alcançar emissões líquidas zero na indústria de transporte aéreo até 2050. [EL] – c/ fontes