p O Centro de Propulsão de Sistemas de Aeronaves Não Tripulados do Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA fez um primeiro histórico com seu experimento em um combustor de turbina a gás usando raios-X. Os dados ajudarão no desenvolvimento de projetos de motores de turbina a gás para maior densidade e eficiência de potência, cientistas disseram. p "Esta é a fonte de raios-X mais forte do mundo, "disse o Dr. Tonghun Lee, um professor associado do Departamento de Ciência Mecânica e Engenharia da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, que recentemente juntou forças com ARL.

p Lee e seus alunos de pós-graduação, junto com parceiros do ARL Center for UAS Propulsion, abriu uma loja na Fonte Avançada de Fótons do Departamento de Energia dos EUA no Laboratório Nacional de Argonne em Illinois, resultando em um experimento único, que continuou até 11 de abril.

p "Estamos aqui para fazer imagens em spray dentro de um combustor de turbina a gás, conforme relevante para o Exército, "Lee disse.

p Lee disse que seu experimento imitou o que acontece dentro de um motor de turbina a gás típico de um helicóptero do Exército.

p Dentro de um motor de turbina a gás, um combustor é alimentado com ar de alta pressão que é aquecido por pressão constante. Após o aquecimento, o ar passa do combustor através das palhetas-guia do bocal para a turbina, produzindo impulso. Os combustíveis desempenham um papel crucial na determinação de muitas das características operacionais de um motor, como densidade de potência, eficiência de combustível e níveis de emissões.

p "Tivemos uma combustão acontecendo, que é feito pela primeira vez na APS e estamos visualizando a quebra do spray na ponta do injetor usando uma fonte de raios-X, "ele disse." Normalmente a região onde o líquido se quebra é muito densa e é difícil imaginar qualquer coisa lá dentro. "

p Usando a fonte de Raios-X mais poderosa do mundo, a equipe foi capaz de penetrar e entender como os ligamentos, ou filamentos de queima de combustível, se divide em pequenas gotas.

p "Estamos tentando entender exatamente o que ocorre dentro do combustor da turbina a gás para entender como ele responde a diferentes condições de operação, "Lee disse.

p Os dados coletados durante este experimento se tornarão as condições iniciais para simulações numéricas que irão compreender melhor os combustores de turbinas a gás.

p "Estamos tentando obter uma compreensão da física, que até hoje temos especulado, podemos realmente visualizar usando esta fonte de raios-X, "disse ele." Queremos entender o que estamos fazendo agora, compreender o impacto do combustível. Quando os soldados estão em um local diferente e têm diferentes tipos de combustíveis, como isso afetará o combustor que eles têm? "

p O professor disse em um prazo um pouco mais longo, ele espera que os dados do experimento permitam aos pesquisadores projetar sistemas de combustor mais otimizados para o futuro.

p "A Advance Photon Source despendeu muito esforço durante a última década ou mais olhando para a quebra de gotículas de spray. E isso nunca foi feito em um ambiente de combustão viva, "Lee disse." Então nós fizemos o hardware para que isso acontecesse e esta é realmente a primeira vez que isso foi feito ao vivo com um fluxo de combustão em um combustor. "

p Lee, enquanto permanece um membro do corpo docente da UIUC, recentemente aceitou um cargo adicional como pesquisador no escritório regional do laboratório em Illinois, ARL Central. O Exército estabeleceu ARL Central em novembro de 2017, como uma extensão de sua sede em Maryland com o objetivo de alavancar o talento regional em ciência e tecnologia.

p "Foi ótimo ver uma equipe da ARL, UIUC and Argonne researchers working together with the unique capability at the Advanced Photon Source to gain unprecedented insight into the fuel injection and combustion process, " said ARL Central Regional Lead Dr. Mark Tschopp. "It was so exciting to see this novel experiment firsthand because it symbolizes what ARL Central is all about—partnering to accelerate discovery and innovation for future Army applications."

p The experiment was the first accomplishment of the lab's new Center for UAS Propulsion, which kicked off a massive partnership between academia and industry. ARL held a ribbon cutting for the center April 2.

p "I am so pleased to perform this historic experiment right after the ribbon cutting ceremony for Center for UAS Propulsion, " said center founder Dr. Chol-Bum "Mike" Kweon, who also serves as the lab's Propulsion Division chief. "I was thrilled watching the quality of the spray breakup processes in the gas turbine combustion in real time, which is extremely difficult to measure at this quality."

p Dr. Jaret Riddick, director of the lab's Vehicle Technology Directorate watched the experiment in person April 4.

p "Future Vertical Lift is one of the Army's six Modernization priorities, " Riddick said. "Future tactical unmanned aerial vehicles will play a key role in manned-unmanned teaming for Future Vertical Lift."

p Breakthroughs in small engine technology for future unmanned aerial vehicles will enable longer duration, larger payloads and silent operation, ele disse.

p "Research partnerships through the newly established Center for UAS Propulsion, such as the one we witnessed at Argonne National Lab, will make these breakthroughs possible in support of the Army modernization priority for Future Vertical Lift , " ele disse.