Rolls-Royce e DLR testam motor turbofan Pearl 700 com combustível de hidrogênio e uma nova pequena turbina a gás destinada a motores híbridos-elétricos, em 28.09.23

A Rolls-Royce e seus parceiros operaram um motor turbofan de jato executivo Pearl 700 com combustível 100% de hidrogênio como parte de um trabalho de longo prazo para desenvolver um motor de combustão de hidrogênio para aviões de passageiros de fuselagem estreita até meados da década de 2030.

Trabalhando com a Universidade Loughborough, do Reino Unido, e a agência alemã de pesquisa aeroespacial DLR, a divisão de motores aeronáuticos da Rolls Royce divulgou que testes em um combustor anular completo provaram que o hidrogênio pode produzir empuxo máximo de decolagem.

Segundo a Rolls-Royce, a inovação se baseia em novos bicos pulverizadores de combustível que controlam o processo de combustão. “Isso envolveu a superação de desafios de engenharia significativos, já que o hidrogênio queima muito mais quente e mais rapidamente do que o querosene [QAv – JET-A]”, explicou a fabricante britânica em comunicado divulgado no dia 25 (de setembro). “Os novos bicos foram capazes de controlar a posição da chama usando um sistema que mistura progressivamente o ar com o hidrogênio para maximizar a reatividade do combustível”.

Os bicos pulverizadores individuais foram inicialmente testados em pressão intermediária nas novas instalações de teste da Universidade de Loughborough, no Centro Nacional de Combustão e Tecnologia Aerotérmica. Em seguida, o “hardware” foi testado nas instalações da DLR em Colônia, na Alemanha, onde a avaliação final do combustor sob pressão total foi realizada usando plataformas do Instituto de Tecnologia de Propulsão da agência DLR.

“Esta é uma conquista incrível em um curto espaço de tempo”, disse Grazia Vittadini, diretora de tecnologia da Rolls-Royce. “Controlar o processo de combustão é um dos principais desafios tecnológicos que a indústria enfrenta para tornar o hidrogênio um verdadeiro combustível de aviação do futuro. Conseguimos isso e isso torna mais fácil seguir em frente”, pontuou Vittadini.

A Rolls-Royce está trabalhando com a transportadora britânica de baixo custo easyJet para desenvolver um sistema maior de propulsão a hidrogênio. No ano passado, a transportadora operou com sucesso um motor turbofan Rolls Royce AE2100 movido a hidrogênio verde no centro de pesquisa de Boscombe Down, no sul da Inglaterra. A Airbus também está envolvida na recém-formada aliança de pesquisa tecnológica UK Hydrogen Alliance.

O próximo passo para os parceiros é incorporar os aprendizados de ambos os conjuntos de testes para desenvolver um teste em solo completo de hidrogênio a gás em um motor Pearl. Além disso, pretendem realizar testes de solo com o mesmo turbofan utilizando hidrogênio líquido.

O motor Pearl 700 alimenta o jato executivo Gulfstream G700, cabine larga de alcance ultralongo. A Rolls-Royce também aplica o motor da Família Pearl – a unidade Pearl 15 – nos jatos executivos Bombardier Global 5500 e 6500. E também desenvolveu o Pearl 10X para o novo jato executivo Dassault Falcon 10X.

Na feira aeronáutica Paris Air Show, em junho passado, a startup francesa Beyond Aero revelou planos para desenvolver um jato executivo de médio porte movido a hidrogênio. A empresa pretende levar a aeronave ao mercado por volta de 2030 com um alcance alvo de 800 MN. A empresa, sediada em Toulouse, já construiu e testou um demonstrador de tecnologia em subescala de 85 kW do trem de força baseado em célula de combustível de hidrogênio que pretende desenvolver internamente. A startup divulgou que o sistema de propulsão da classe de 1 MW incluirá um par de fan com duto (ducted fans) – fan carenado – na parte traseira da fuselagem.

Também nesta semana, a Rolls-Royce informou que conduziu o primeiro teste de queima de combustível em uma nova pequena turbina a gás que está desenvolvendo para motores híbridos-elétricos. A RR divulgou que o teste confirmou a eficácia da turbina compacta e de alta potência que será integrada a um sistema turbogerador leve e escalável, fornecendo entre 600 kW e 1.200 kW de potência.

A Rolls-Royce tem como alvo novas aplicações híbridas-elétricas, incluindo aeronaves eVTOL e eSTOL, bem como aviões regionais com até 19 assentos para passageiros. A nova pequena turbina a gás também poderia ser usada para helicópteros, unidades auxiliares de energia e aeronaves militares.

A divisão de motores aeronáuticos da Rolls Royce divulgou que seus motores podem funcionar com combustível de aviação sustentável (SAF) como um passo inicial para reduzir as emissões de carbono e, ao mesmo tempo, proporcionar um alcance maior do que é atualmente possível com a propulsão totalmente elétrica. No futuro, prevê-se que a turbina funcione com combustível de hidrogênio.

Para os testes de solo, a equipe da Rolls-Royce integrou 14 subsistemas em um processo de projeto, aquisição e montagem que durou pouco menos de um ano. A configuração de teste compreende componentes básicos, como válvulas e mangueiras, bem como sistemas de injeção de combustível, óleo e ventilação, suportes de motor e freios hidráulicos. O trabalho de investigação e desenvolvimento está para ser parcialmente financiado pelo Ministério dos Assuntos Econômicos e da Ação Climática, da Alemanha.

De acordo com a Rolls-Royce, seu turbogerador será adequado para aplicações de trem de força serial e híbrido. Isso significa que poderá recarregar baterias e fornecer energia direta às unidades de propulsão elétrica para que as aeronaves possam alternar entre fontes de energia durante os vôos. [EL] – c/ fonte