Details

1. Panoramica Funzionale  
Il Banco Avanzato di Prova e Taratura per Pompa Carburante Integrata e Controllore nei Motori Aeronautici è un impianto di collaudo complesso e multidisciplinare progettato per replicare le condizioni idrauliche, pneumatiche ed elettriche sperimentate dalla pompa carburante e dal controllore in un ambiente operativo reale di un aeromobile.  
La pompa carburante integrata con il controllore è un accessorio critico del motore, responsabile della fornitura di carburante a pressioni e portate precisamente regolate, adattando contemporaneamente la posizione delle palette guida di ingresso del compressore (IGV) in risposta alla velocità del motore, alla temperatura dell’aria in ingresso, alla pressione di uscita del compressore e ai comandi dell’acceleratore.  
Il banco consente la regolazione preliminare di queste unità prima dell’installazione, permettendo agli ingegneri di calibrare, verificare e documentare le prestazioni in condizioni di laboratorio controllate. Ciò assicura che ogni unità rispetti le tolleranze operative ed sia priva di difetti che potrebbero causare guasti durante il servizio. Oltre alla simulazione operativa in tempo reale, il banco integra un sistema di conservazione che fa circolare olio protettivo riscaldato attraverso l’unità dopo il collaudo, prolungando la vita dei componenti e prevenendo la corrosione durante lo stoccaggio o il trasporto.  

2. Configurazione del Sistema e Zone Funzionali  
L’impianto è suddiviso in tre zone fisicamente separate per garantire la sicurezza dell’operatore, un flusso di lavoro efficiente e una riduzione dell’interferenza tra i sistemi.  
La Sala di Controllo/Comando ospita il pannello principale dell’operatore, l’interfaccia PLC/HMI e tutti gli strumenti di lettura, mantenendo l’operatore isolato da rumore, vibrazioni e potenziali rischi presenti nell’area di prova.  
La Cellula di Prova contiene i sottosistemi idraulico, pneumatico e di conservazione, disposti per garantire la massima accessibilità durante la configurazione e la manutenzione.  
La Sala di Isolamento del Motore ospita il motore di azionamento e l’insieme del riduttore, racchiusi in una struttura acusticamente insonorizzata per impedire che vibrazioni e rumori ad alta frequenza si trasmettano al sistema carburante o all’ambiente di prova.  

La suddivisione in zone supporta inoltre un flusso di lavoro basato sulla “sicurezza prima di tutto”, assicurando che eventuali fluidi infiammabili o in pressione rimangano all’interno di aree controllate, mentre i sistemi elettrici e di controllo sono alloggiati in custodie antideflagranti e mantenuti a distanza di sicurezza dalle apparecchiature di gestione dell’ATF.  

3. Circuito Idraulico (Carburante)  
Il sistema idraulico costituisce la spina dorsale del banco di prova, responsabile dell’immagazzinamento, filtrazione, condizionamento e fornitura di carburante per turbine aeronautiche (ATF) alla pompa carburante integrata e al controllore a pressioni e temperature precisamente regolate.  
Il sistema è dotato di un serbatoio di servizio in acciaio inossidabile (serie SS-300) da 100 litri con spessore della parete di 3 mm, progettato per resistere a sovrappressioni e sollecitazioni meccaniche. Il serbatoio è dotato di un sensore di livello minimo collegato a un interblocco che arresta automaticamente le pompe per prevenire danni da cavitazione. Un coperchio removibile consente l’accesso per la pulizia interna e l’ispezione, garantendo nel tempo la purezza del carburante.  

L’erogazione del carburante è ottenuta tramite due pompe ad ingranaggi separate.  
La pompa ad alta pressione è dimensionata per 50 LPM a 50 kgf/cm², azionata da un motore elettrico antideflagrante con montaggio piede-flangia per garantire un perfetto allineamento. Questa pompa alimenta le linee di prova principali, regolate da valvole di pressione costante ad alta precisione impostate su 22 ± 0,2 kgf/cm² e 11 ± 0,2 kgf/cm².  
La seconda pompa ad ingranaggi opera a 50 LPM a 10 kgf/cm² e serve il circuito di ricircolo e filtrazione, permettendo che il carburante venga pulito e condizionato indipendentemente dal sistema principale di erogazione.  

La filtrazione a più stadi garantisce la rimozione delle particelle contaminate fino a 3 micron assoluti.  
Le fasi di filtrazione comprendono un prefiltro da 16 μm, un filtro intermedio da 6 μm e un filtro finale da 3 μm, ciascuno con un rapporto beta superiore a 1000 per garantire un’elevata efficienza di ritenzione.  
Ogni corpo filtro è dotato di un manometro differenziale per indicare l’intasamento ed è protetto da una valvola di bypass tarata a 3,5 bar, garantendo un flusso continuo in caso di ostruzione.  

Prima di entrare nell’unità in prova, il carburante attraversa un separatore d’aria che rimuove le bolle di gas intrappolate che potrebbero influire sulla regolazione della pressione o causare danni da cavitazione.  
Una valvola di scarico regolata a cupola mantiene una contropressione costante di 2 ± 0,2 kgf/cm² nella linea di ritorno, simulando accuratamente la resistenza del sistema di scarico del carburante del motore.  
La temperatura del carburante è controllata da uno scambiatore di calore a piastre in grado di gestire 50 LPM di ATF sul lato caldo, con acqua refrigerata a 6 kgf/cm² sul lato freddo, garantendo una temperatura stabile del fluido operativo compresa tra 15 e 40 °C.

4. Rete di Simulazione Pneumatica  
Il sistema pneumatico fornisce servizi d’aria a bassa e ad alta pressione per simulare le funzioni dell’aria spillata del motore e per asciugare l’unità dopo i test del carburante.  

Il circuito a bassa pressione è progettato per l’asciugatura post-test. L’aria compressa entra attraverso un separatore di umidità e viene periodicamente drenata tramite una valvola manuale per rimuovere l’acqua condensata. Successivamente, l’aria passa attraverso un filtro a particelle fini prima di essere indirizzata all’unità tramite un tubo flessibile, assicurando che ogni residuo di carburante venga eliminato dai condotti interni.  

Il circuito ad alta pressione simula l’aria spillata fornita agli elementi di rilevamento della temperatura, come il sensore TDK-Tp all’interno dell’unità. Un regolatore di alta precisione controlla la pressione dell’aria, seguito da un filtro fine per prevenire contaminazioni particellari. A valle, una valvola a farfalla consente all’operatore di scaricare l’aria in atmosfera in modo controllato, simulando eventi di spurgo transitori. La pressione viene monitorata sia tramite un manometro analogico, per un riferimento immediato dell’operatore, sia con un trasduttore ad alta precisione collegato al pannello di controllo per la registrazione dei dati.  

5. Sistema di Azionamento Elettrico e di Controllo  
Il sistema di azionamento meccanico è composto da un motore elettrico ad alta velocità accoppiato a un riduttore con un rapporto di 1:4,32, che consente di azionare l’unità a velocità fino a 6200 RPM mantenendo un’elevata coppia ai bassi regimi. Il controllo della velocità è ottenuto mediante un Inverter a Frequenza Variabile (VFD) a controllo vettoriale in anello chiuso con feedback da encoder, garantendo una risoluzione di velocità entro ±1 RPM. Il motore e il riduttore sono montati su isolatori di vibrazioni all’interno della Sala di Isolamento Motore, riducendo la trasmissione del rumore meccanico alla cella di prova.  

Il pannello di controllo nella Sala Comando è dotato di diversi indicatori digitali (DRO) che mostrano in tempo reale i dati relativi a pressioni di mandata e di scarico, pressioni pneumatiche, temperature dell’ATF e dell’olio di conservazione, consumo elettrico (corrente e tensione), e le velocità degli alberi motore e del riduttore. Gli operatori gestiscono la sequenza di test utilizzando manopole rotative per la regolazione di velocità e setpoint, un selettore Auto/Manuale, e pulsanti dedicati per l’avvio/arresto delle pompe, l’attivazione delle valvole e l’inizio dei cicli di conservazione.  

Il sistema include un generatore di cicli d’impulso per l’attivazione delle valvole elettromeccaniche dell’unità in prova. Questo generatore fornisce 27 VDC a 40 Hz con un ciclo di lavoro predefinito del 50%, regolabile dal pannello frontale per simulare vari segnali di controllo ECU. La sicurezza è garantita da involucri antideflagranti per tutti i dispositivi elettrici, un circuito di arresto d’emergenza, valvole di sovrapressione nelle linee idrauliche e pneumatiche, e un interblocco di arresto per basso livello carburante.  

6. Circuito di Conservazione e Condizionamento  
Dopo il completamento dei test funzionali, il Circuito di Conservazione e Condizionamento fa circolare olio protettivo riscaldato attraverso i condotti interni del carburante dell’unità per prevenire corrosione, ossidazione e accumulo di residui. Il sistema comprende un serbatoio d’olio di conservazione in acciaio inossidabile da 100 litri con sensore di basso livello, una pompa a ingranaggi antideflagrante dedicata e una filtrazione multistadio identica a quella del sistema principale del carburante.  

L’olio è riscaldato a 70 °C ± 2 °C per garantire un rivestimento e una penetrazione ottimali nelle tolleranze più strette. La valvola di bypass impedisce la sovrapressione in caso di ostruzione a valle, mentre una valvola di sicurezza assicura la protezione dell’operatore deviando l’olio in eccesso al serbatoio. Questo circuito può operare sia in modalità di immersione statica, in cui l’olio rimane nell’unità per un periodo stabilito, sia in modalità di circolazione dinamica, in cui il flusso continuo viene mantenuto per una conservazione prolungata.  

7. Considerazioni di Progettazione Ingegneristica  
Il banco è costruito utilizzando tubazioni senza saldature in acciaio inossidabile (serie SS-300) con raccordi ad alta integrità provenienti da fornitori approvati di livello aerospaziale, come Swagelok o Parker, impiegando guarnizioni conici a 37° o 74°. Non viene utilizzato nastro PTFE sui giunti filettati per evitare il rilascio di particelle nei sistemi fluidici. Le prese di pressione sono posizionate a non più di 150 mm dal collegamento con l’unità in prova, minimizzando il ritardo del segnale e garantendo letture precise.  

Tutti i componenti principali, incluse pompe, filtri e regolatori, sono montati su telai rigidi e smorzati dalle vibrazioni per mantenere l’allineamento e ridurre la fatica delle tubazioni. Il layout è progettato per la massima facilità di manutenzione, con alloggiamenti dei filtri, valvole di pressione e strumenti principali accessibili dal fronte del banco senza necessità di smontare gli assiemi principali.  

8. Tabella delle Specifiche Tecniche  

    

        
Parametro
        
Specifiche
    
    

        
Carburante di Lavoro
        
Carburante per Turbine d’Aviazione (ATF)
    
    

        
Fluido di Conservazione
        
Olio di conservazione a base minerale
    
    

        
Capacità Serbatoio Carburante
        
100 L (serie SS-300, parete da 3 mm)
    
    

        
Capacità Serbatoio Olio di Conservazione
        
100 L (serie SS-300, parete da 3 mm)
    
    

        
Alimentazione ad Alta Pressione
        
22 ± 0,2 kgf/cm²
    
    

        
Alimentazione a Bassa Pressione
        
11 ± 0,2 kgf/cm²
    
    

        
Pressione di Ritorno Scarico
        
2 ± 0,2 kgf/cm²
    
    

        
Portata Massima
        
50 LPM
    
    

        
Stadi di Filtrazione
        
16 μm → 6 μm → 3 μm, β > 1000
    
    

        
Pressione di Bypass del Filtro
        
3,5 bar
    
    

        
Scambiatore di Calore
        
Tipo a piastre, 50 LPM, acqua refrigerata 6 kgf/cm²
    
    

        
Pressione di Simulazione Aria
        
Regolata, circuiti ad alta e bassa pressione
    
    

        
Sistema di Azionamento
        
Motore elettrico con riduttore 1:4,32
    
    

        
Intervallo di Velocità Motore
        
500–6200 RPM
    
    

        
Precisione della Velocità
        
± 1 RPM (feedback da encoder)
    
    

        
Alimentazione Elettrica
        
415 VAC ± 10%, 50 Hz, trifase
    
    

        
Interfaccia di Controllo
        
PLC/HMI con comando manuale
    
    

        
Uscita Generatore Ciclo d’Impulsi
        
27 VDC, 40 Hz, ciclo di lavoro regolabile
    
    

        
Temperatura Olio di Conservazione
        
70 °C ± 2 °C
    
    

        
Caratteristiche di Sicurezza
        
Design antideflagrante, arresto di emergenza, valvole di sovrapressione, spegnimento per basso livello
    
    

        
Tubazioni
        
Acciaio inox senza saldature SS-300, raccordi di grado aerospaziale
    
    

        
Accesso per Manutenzione
        
Filtri, valvole e strumenti accessibili dal fronte