Progettazione e analisi CFD 3D di un motore 2 tempi per velivoli a pilotaggio remoto

Negli ultimi anni, i velivoli a pilotaggio remoto (UAV) hanno suscitato un crescente interesse sia in ambito civile che militare, grazie ai significativi progressi nel campo dell’intelligenza artificiale e al rapido sviluppo tecnologico dei microprocessori. Tali innovazioni hanno reso possibile l’elaborazione di algoritmi di controllo avanzati e l’ottimizzazione dei sistemi di bordo, consentendo una gestione sempre più autonoma ed efficiente della missione. Nonostante questi progressi, nell’ambito degli UAV ultraleggeri, la propulsione è ancora largamente affidata a motori a quattro tempi, apprezzati per la loro affidabilità ed efficienza, ma penalizzati in termini di rapporto potenza-peso. Al contrario, i motori a due tempi rappresentano una valida alternativa per questo tipo di applicazioni, grazie alla loro intrinseca leggerezza e semplicità costruttiva, che permette di ottenere rapporti potenza-peso sensibilmente superiori rispetto ai motori a quattro tempi di pari cilindrata. L’obiettivo di questa tesi è la progettazione di un motore Diesel a due tempi dotato di un sistema di iniezione a bassa pressione (circa 250 bar), al fine di eliminare la necessità di sistemi common rail ad alta pressione e dei relativi componenti accessori, con conseguente riduzione del peso complessivo del motore. Dopo la progettazione della camera di combustione e la definizione della strategia di iniezione, è stata condotta un’analisi CFD finalizzata a verificare lo sviluppo della combustione all’interno di un singolo cilindro motore. I risultati dell’analisi mostrano che l’adozione di un sistema di iniezione a bassa pressione comporta una combustione meno efficiente rispetto a quella ottenibile con sistemi ad alta pressione, in particolare nelle condizioni di pieno carico. Questo si traduce in un lieve calo delle prestazioni del motore. Tuttavia, tale configurazione consente una significativa riduzione della massa del sistema di iniezione e ciò comporta una diminuzione delle emissioni inquinanti, evidenziando un compromesso potenzialmente vantaggioso per applicazioni su UAV ultraleggeri.