La MISTRAL Engines ha realizzato un nuovo motore rotativo a controllo elettronico, raffreddato a liquido, multicarburante, che soddisfa le esigenze dell’aviazione generale del XXI secolo.

La dimostrazione dell’assenza di vibrazioni è stata convincente. Yann Olivier ha sistemato un bicchiere di vino sul motore e ha azionato la leva comando gas. I giri hanno cominiciato a salire – 3.000, 4.000, 5.000 giri/min e oltre. Il collettore di scarico è diventato incandescente, poi è tornato normale. Ma il bicchiere non si è mosso: appena una lieve increspatura sulla superficie del vino. “Se si conducesse lo stesso esperimento con un motore alternativo”, dice Olivier, “il bicchiere cadrebbe dopo un secondo”.

Olivier è power plants system manager della MISTRAL Engines SA, società che ha sede in Svizzera, a Ginevra, il cui entusiasta gruppo di ingegneri ha messo a punto un innovativo motore a pistone rotante per gli aerei dell’Aviazione Generale (AG), che offre numerosi vantaggi rispetto a quelli alternativi.

L’AG è il settore dell’aviazione civile di cui fanno parte tutti i voli non militari e non di linea. In tutto il mondo ci sono circa 300.000 aerei, principalmente di dimensioni medio-piccole. I motori alternativi dominano questo mercato da quando sono nati, sebbene presentino dei limiti intrinseci dovuti al fatto che i pistoni devono invertire la corsa migliaia di volte al minuto. In Svizzera, nel 2001, un gruppo di piloti privati e proprietari di aerei, convinti che il motore rotativo equipaggiato con la moderna elettronica potesse offrire vantaggi incredibili, ha fondato una società per sviluppare un nuovo tipo di motore basato sul principio Wankel.

In Germania, negli anni ’50, Felix Wankel sviluppò il motore rotativo e, nel 1957, il primo prototipo fu portato al banco. In questo motore, un rotore prismatico a base triangolare gira all’interno di uno statore, la cui cavità interna ha una sezione vagamente ovale (pro-priamente con un profilo chiamato epitrocoide). Il combustibile brucia nella camera compresa tra il rotore e lo statore. Senza le sollecitazioni elevate a cui sono sottoposte le parti di un motore alternativo, il motore rotativo offre affidabilità, lunga durata, costi di manutenzione ridotti, compattezza, un elevato rapporto peso/potenza e può impiegare vari tipi di carburante.

I motori rotativisono stati installati in veicoli e dispositivi di vario tipo, compresi aerei automatici, automobili, go-kart, imbarcazioni monoposto, segatrici a catena e gruppi ausiliari di potenza. Tra i principali utilizzatori c’è stata la giapponese Mazda. Nel 1991 un’auto con motore Wankel-Mazda vinse la 24 ore di Le Mans; l’anno seguente, la stessa vettura fu tuttavia reputata inidonea a causa di una modifica al regolamento.

“La tecnologia del motore Wankel è ormai consolidata”, dichiara Philippe Durr, CEO della MISTRAL. “L’aspetto negativo del passato, rappresentato dai consumi elevati, è oggi superato dal nostro moderno sistema elettronico di gestione, che rende il consumo di carburante paragonabile a quello dei motori aeronautici tradizionali. La MISTRAL Engines USA Inc., nostra consociata americana, sta cercando di ottenere l’omologazione dalla Federal Aviation Authority, che impone stringenti requisiti in termini tecnici e di sicurezza e senza la quale è difficile entrare nel mercato dell’AG”.

Sono tre i tipi di clienti che formano il mercato dell’Aviazione Generale (AG): i costruttori di velivoli “fai-da-te”, detti “sperimentali”; i costruttori di apparecchiature originali (OEM), quali Cessna e Piper, che integrano motori certificati per tipo nei velivoli di loro progettazione; il ricambio. “Il mercato principale è quello degli OEM, seguito da quello del ricambio”, chiarisce Durr. “La durata media di esercizio di un aereo è di 35 anni, mentre un motore ne dura circa 12, quindi per ogni aereo ci vogliono tre motori. Pensando ai 300.000 aerei dell’AG nel mondo, questo significa un gran numero di motori”.

La linea di prodottidella MISTRAL comprende motori aspirati, a doppio o triplo rotore, per aeroplani ed elicotteri, con potenza di decollo da 148 e 220 kW. Sono in fase di sviluppo le versioni a turbocompressione da 170 kW e da 265 kW. Questi motori possono essere alimentati con benzina per automobili (mogas) e benzina avio (avgas), con o senza piombo, nonché con miscele contenenti etanolo fino al 15 percento. La nuova serie di motori che la MISTRAL ha in programma impiegherà, invece, il carburante per aerei JET-A1.

I motori MISTRAL devono la loro affidabilità e durata a due caratteristiche costruttive, prima fra tutte l’estrema semplicità. Un modulo MISTRAL da 75 kW è costituito da tre parti: lo statore, il rotore e l’albero motore, mentre in un motore alternativo da 37 kW sono necessarie almeno 30 parti. In secondo luogo, le parti del motore MISTRAL hanno un movimento di sola rotazione e quindi subiscono minori sollecitazioni rispetto ai pistoni e alle altre parti che compongono il motore alternativo. Le revisioni risultano pertanto meno frequenti e meno costose, con benefici effetti su quello che in aviazione si definisce “tempo tra le revisioni” (time between overhauls, TBO). Il TBO previsto di un motore MISTRAL è di 3.000 ore rispetto alle 2.000 dei motori di tipo tradizionale.

Il motore MISTRAL è costruttivamente più leggero e compatto (il modello da 148 kW pesa 132 kg e quello da 220 kW 177 kg), il che consente una maggiore capacità di carico per l’aereo. Minore è anche la superficie frontale rispetto a quella di un omologo motore alternativo, così da offrire maggiore aerodinamicità.

Essendo raffreddato a liquido (i motori dei velivoli leggeri sono normalmente raffreddati ad aria), il motore MISTRAL opera a temperatura costante e non incorre pertanto negli sbalzi termici tipici delle brusche riduzioni di giri alle basse velocità.

Sebbene il motore MISTRAL presenti velocità di rotazione relativamente alte – oltre 6.000 giri/min – un riduttore incorporato con rapporto da 2,8 a 1 riduce efficacemente la velocità del propulsore a circa 2.100-2.200 giri/min. Questa caratteristica, insieme all’intrinseca regolarità di funzionamento del motore, abbatte di circa 10 dB il livello di rumorosità sia all’interno della cabina di pilotaggio che all’esterno dell’aereo.

Inoltre, mentre nei motori alternativi i guasti meccanici sono generalmente catastrofici, la perdita di potenza in un motore rotativo, qualora si dovesse verificare, è graduale, fattore importante nell’ottica della sicurezza, soprattutto degli elicotteri.

Alla domanda suquanto costa un motore MISTRAL, Durr risponde: “Sarebbe fuorviante confrontare il costo di un motore MISTRAL con quello di un motore alternativo tradizionale. A parità di potenza, il motore rotativo MISTRAL ha un costo superiore, ma offre maggiore affidabilità, maggiore durata, minori costi di manutenzione e flessibilità nell’uso dei carburanti, fattori che riducono il costo totale di possesso”.

Quali sono i piani della società? “È un mercato che presenta vari ostacoli, quindi occorre credere nel proprio prodotto”, commenta Durr. “La nostra è una società privata e siamo allenati alle lunghe distanze. Alcuni motori sono già stati venduti per aerei ed elicotteri sperimentali, ma la vendita vera e propria inizierà quando otterremo la certificazione dalla FAA.

“Naturalmente i cuscinetti SKF per l’albero principale sono componenti indispensabili. Dobbiamo scegliere con cura i nostri fornitori perché la qualità impeccabile è un requisito fondamentale, così come la tracciabilità di ogni prodotto. Dobbiamo poter contare su collaborazioni a lungo termine. Se cambiassimo il fornitore di cuscinetti, per esempio, dovremmo ricominciare tutta la procedura per la certificazione FAA. Per questo abbiamo scelto la SKF”.

La SKF fornisce alla MISTRAL Engines cuscinetti per alberi di trasmissione e altri componenti del motore, compresi tipi a sfere a quattro punti di contatto, cuscinetti radiali a sfere e tenute in fuoropolimero, resistenti all’olio e alle alte temperature. I cuscinetti sono prodotti dalla consociata Somecat SpA di Pianezza, vicino a Torino. Lo stabilimento produce speciali cuscinetti a sfere e a rulli cilindrici per l’industria aeronautica e per altre applicazioni a elevate prestazioni. I cuscinetti per il settore aeronautico sono realizzati in materiali della migliore qualità e sono provvisti di codici e numeri di matricola che ne consentono la completa tracciabilità.