Tras anteriores participaciones en Proyectos Europeos de investigación y desarrollo, tales como FLITES (Fibre-Laser Imaging of Gas Turbine Exhaust Species) y el Proyecto concedido por la Dirección General de Movilidad y Transporte de la Unión Europea denominado “Provision of Servicies towards the development of a public European enviromental model suite for Aviation”, el grupo de investigación del Área de Turborreactores, encabezado por el Dr. Víctor Archilla, decidió dar el siguiente paso y liderar un proyecto de investigación en el marco competitivo de los Proyectos Horizonte 2020. De este modo se elaboró la propuesta CIDAR que fue el proyecto seleccionado por el comité de expertos evaluadores de la comisión europea dentro de las iniciativas Clean Sky2 y que inició su andadura en marzo del 2018. CIDAR es una ambiciosa propuesta para optimizar los tiempos de ensayo de motor, desarrollando infraestructuras tecnológicas singulares que permitan la medición de los gases y la materia particulada del chorro de salida mediante el uso de tecnologías no invasivas. Ello permitirá al INTA, no sólo ser la primera celda del mundo poseedora de dicha tecnología sino formar parte de las innovaciones y prototipos del proyecto CIDAR. Dentro de la propuesta, el INTA apostó por una PYME española (DAS Photonic) para elevar el grado de innovaciones tecnológicas a un producto comercial (TRL7) con la finalidad de hacer viable una línea de explotación de resultados.
El sistema de medición de CO2 está basado en técnicas de tomografía óptica que tiene mucho en común con los sistemas de tomografía computerizada por rayos x, de común uso en hospitales. Las mediciones ópticas de la transmitancia se llevan a cabo a lo largo de una red de trayectorias que concurren definiendo así el plano de medida.
El sistema de medición de la materia sólida estable no volátil (nvPM/soot) se basa en la combinación de la medición de incandescencia inducida por láser (LII) con técnicas de auto-proyección usadas anteriormente en tomografía por fluorescencia. El plano de medida, en este caso se define mediante el escaneo mecánico del estímulo del haz de luz del láser sobre el penacho en el plano de salida del motor.
Ambos sistemas son susceptibles de los efectos de dispersión del chorro de gases caliente y turbulento. Es esencial que ninguno de los sistemas invada las características de operación normales del motor o de la celda de ensayo. Por ello, sus estructuras deben estar localizadas fuera de las regiones de escape principal, y del flujo de derivación.
Además, estas innovaciones tecnológicas son puestas en contraste con las nuevas metodologías de medida que el INTA, está desarrollando en conjunto con el CIEMAT a través de convenios de colaboración. Se ha desarrollado una Planta Piloto para la determinación de las emisiones de los motores turbofan, cuya utilización en las campañas experimentales de CIDAR han proporcionado valores contrastables a los de certificación del motor, tanto para la medida de CO2 como para la medida de nvPM. Adicionalmente, y como forma novedosa, el INTA ha proporcionado información sobre la distribución de tamaños de partículas de los distintos regímenes de operación del motor, los cuales arrojan mayor conocimiento sobre el proceso interno de combustión y su operación frente a los futuros requisitos medioambientales.
Hace pocos días se realizó la primera campaña de investigación sobre un motor turfoban de alto índice de derivación. Tras el despliegue realizado por el equipo CIDAR y en colaboración con la tripulación de ensayos, se realizaron dos maniobras de medida caracterizando los principales regímenes de operación del motor, desde motor parado hasta niveles de alta potencia, donde han sigo generados más de 60 Gbyte de datos para ser procesados.
Tras un análisis preliminar de los datos, se ha desarrollado tanto la reconstrucción de la distribución espacial y radial del CO2, como la concentración de los niveles de “soot”. Los resultados demuestran que la tecnología desarrollada es válida y efectiva para su propósito, si bien es necesario dotar de mayor robustez a los sistemas electrónicos dada la complejidad del entorno vibro-acústico donde operan los mismos.
Según comenta Víctor Archilla, coordinador europeo del proyecto CIDAR, “estamos dando pequeños pero sólidos pasos para afianzar el Banco de pruebas del INTA como una infraestructura singular necesaria en Europa para la caracterización de las emisiones del sector de la aviación. Acabamos de presentar la coordinación de una nueva propuesta al programa H2020 denominada AVIATOR, donde de 66 propuestas iniciales, fuimos uno de los 16 clasificados de la primera fase y confiamos en ser los adjudicatarios finales de la mayor financiación que Europa ha dedicado al estudio de las emisiones de los aviones, y en particular al soot y los VOCs (compuestos volátiles orgánicos). Se ha solicitado 5.1 M€ donde el INTA requiere más del 20% de la misma y donde esperamos conseguir que más de 2 M€ se reviertan en instituciones españolas”.
