De ingenieurs van het Southwest Research Institute ontwikkelen een gekoeld, radiale gasturbine voor een kleine generator die duizenden uren elektriciteit levert aan een onbemand luchtvaartuig (UAV), een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de huidige UAV-turbines die slechts een paar honderd uur werken voordat ze verslijten.

Turbines zijn roterende mechanische apparaten die, in combinatie met een generator, elektrische stroom produceren.

"Deze turbine maakt deel uit van een generator die vergelijkbaar is met wat de gemiddelde persoon zou kunnen gebruiken om elektriciteit op te wekken in hun huis wanneer de stroom uitvalt, ", zegt David Ransom van SwRI's Mechanical Engineering Division. "De versie die we maken is compacter en efficiënter, afgestemd op de behoeften van een kleine, onbemande vliegtuigen."

Het probleem met de huidige kleine turbinemodellen is dat tijdens het verbrandingsproces van de generator, de turbine wordt voortdurend ondergedompeld in gas van hoge temperatuur dat deze uiteindelijk beschadigt of vernietigt.

"Hoe heter de turbine wordt, hoe beter de prestaties, "Zei Ransom. "Maar deze kleinere turbines kunnen de temperatuur niet overleven, daarom hebben we er een ontworpen met kleine luchtstroomdoorgangen die de turbine koelen zonder de kracht van zijn prestaties op te offeren. Normaal gesproken moet je bij kleine turbines een keuze maken tussen prestatie of betrouwbaarheid, maar we maken het mogelijk om beide te hebben."

SwRI heeft gewerkt met interne doorgangen van hogetemperatuurturbines in grote versies die worden gebruikt in krachtcentrales en passagiersvliegtuigen. Om het kleine te creëren, ingewikkeld ontwerp met interne luchtdoorgangen, ingenieurs gebruiken een nieuwe selectieve lasersmeltmachine (SLM), die laag voor laag metalen onderdelen opbouwt. De nieuwe SLM-machine, die in december 2017 bij SwRI arriveerde, onderscheidt zich van andere 3D-printers doordat het is gebouwd om gelaagde en zeer gedetailleerde metalen onderdelen te maken in plaats van plastic onderdelen.

Om gebruik te maken van de mogelijkheden van de nieuwe SLM-machine, de SwRI Advisory Committee for Research lanceerde het Metals Additive Kickoff Emphasizing Research Synergies (MAKERS) programma, een interne onderzoeks- en ontwikkelingsinspanning. MAKERS is ontworpen om samenwerking tussen SwRI-onderzoekers aan te moedigen bij projecten die gebruikmaken van de revolutionaire nieuwe technologie. De nieuwe turbine is een van de eerste producten die voortkomen uit het MAKERS-programma. MAKERS en andere interne onderzoeksprogramma's investeren in innovatieve technologieën die uiteindelijk ten goede komen aan door de klant gesponsorde programma's.

"Generatoren die ons en grote vliegtuigen van stroom voorzien, hebben al gekoelde turbines, overwegende dat een generator van deze omvang voor een klein vaartuig dat niet doet, "Zei Ransom. "Het is een spannende technische uitdaging, en de mogelijkheid om onderdelen te printen met de SLM-machine is een echt voordeel."