La transizione verso un’aeronautica più sostenibile passa anche dai sistemi di propulsione. In questo contesto, i velivoli eVTOL (electric Vertical Take-Off and Landing) rappresentano una delle evoluzioni più interessanti degli ultimi anni: si tratta di piattaforme progettate per unire alte prestazioni, affidabilità e riduzione di peso, all’interno di architetture completamente elettriche.
È proprio all’interno di questo scenario che nasce lo studio su un motore elettrico sincrono a magneti permanenti con rotore esterno, sviluppato per applicazioni aerospaziali ad alta densità di coppia, come la propulsione e il controllo del passo elica. Rispetto alle configurazioni tradizionali a rotore interno, questa architettura offre vantaggi concreti:
Il motore è progettato come un BLAC a 6 fasi con avvolgimenti concentrati e magneti permanenti superficiali. La scelta della configurazione multifase non riguarda solo le prestazioni, ma anche la sicurezza: in caso di guasto in una fase, il sistema è in grado di continuare a operare in condizioni controllate, garantendo la stabilità elettrica necessaria in ambito aeronautico.
Se però la struttura elettromagnetica rappresenta il cuore del sistema, la vera sfida è un’altra: il raffreddamento.
Aumentare la densità di potenza significa inevitabilmente gestire quantità sempre maggiori di calore, e nel settore aeronautico questo aspetto incide direttamente su peso, complessità e affidabilità.
L’obiettivo del team tecnico di UMBRAGROUP è stato quello di massimizzare le prestazioni evitando il ricorso a sistemi di raffreddamento a liquido centralizzati. La soluzione sviluppata combina raffreddamento ad aria forzata, uno scambiatore di calore interno ottimizzato tramite simulazioni CFD e l’integrazione di heat pipes negli slot dello statore. Le heat pipes sono dispositivi passivi ad altissima conducibilità termica, capaci di trasferire il calore in modo estremamente efficiente grazie a fenomeni di evaporazione e condensazione del fluido interno. Ciò ci consente di non utilizzare alimentazione e componenti in movimento.
Il motore non è però un elemento isolato. È parte di un sistema elettromeccanico compatto e completamente integrato che include, oltre alla propulsione, anche l’attuatore per il controllo del passo elica (Trim Pitch EMA) e la gestione termica. Un approccio che consente di ridurre ingombri e peso, semplificando l’architettura complessiva e facilitando l’integrazione a bordo del velivolo.
Dal punto di vista prestazionale, il design sviluppato raggiunge valori significativi:
Le analisi condotte confermano inoltre un comportamento stabile sia dal punto di vista elettromagnetico sia termico, anche nelle condizioni operative più gravose.
Questo studio dimostra come sia possibile coniugare alte prestazioni, affidabilità e semplicità architetturale, aprendo la strada a sistemi di propulsione elettrica sempre più compatti ed efficienti.
In un settore in cui ogni chilogrammo e ogni grado fanno la differenza, l’innovazione passa anche, e soprattutto, dalla gestione del calore.