Najmniejszy silnik turbinowy klasy mikro w Polsce powstał na Politechnice Rzeszowskiej

Dr inż. Michał Czarnecki z Katedry Inżynierii Lotniczej i Kosmicznej na Wydziale Budowy Maszyn i Lotnictwa skonstruował silnik GT60A1 – najmniejszy silnik turbinowy klasy mikro w Polsce. Silnik GT60A1 wraz z opracowanym i zbudowanym na jego potrzeby dedykowanym stanowiskiem pomyślnie przeszedł wstępne próby potwierdzające jego przydatność.

Jest to wersja rozwojowa prototypowego silnika opracowanego w ramach pracy doktorskiej. Mimo upływu ponad 10 lat od rozpoczęcia prac projektowych nadal jest to najmniejszy silnik zbudowany w Polsce. Kluczowe komponenty użyte do jego budowy zostały wytworzone i nie pochodzą z dostępnego typoszeregu istniejących rozwiązań konstrukcyjnych.

„Śledząc poczynania Kurta Schrecklinga i Mike’a Murphego, stwierdziłem, że zbuduję silnik turbinowy klasy mikro. Jeśli oni potrafią, to ja również podołam takiemu wyzwaniu. Zapragnąłem opracować silnik, który będzie nowocześniejszy od silnika Schrecklinga i jednocześnie podąży za trendami wyznaczonymi przez konstrukcję Murphy’ego, czyli będzie bardziej kompaktowy. Dzisiaj mogę śmiało stwierdzić, że moje konstrukcje są najmniejszymi w Polsce” – podkreśla dr inż. Michal Czarnecki.

Dr inż. Michał Czarnecki (fot. B. Motyka)

Opis projektu

Pierwszy prototypowy mikrosilnik pod roboczą nazwą mSO-1 (mikroturbinowy silnik odrzutowy – 1) dr inż. M. Czarnecki skonstruował w ramach pracy doktorskiej. Silnik udało się uruchomić, ale niestety kultura pracy i parametry techniczne, jakie osiągał prototyp, były dalekie od oczekiwanych. Po obronie pracy doktorskiej pracownik postanowił skonstruować kolejny silnik – GT60.

„Cyfra sześćdziesiąt pojawiła się w nazwie ze względu na średnicę turbiny silnika podawaną w milimetrach. Kolejny wariant silnika zmniejszył się względem silnika mSO-1 o 6%. Drugie podejście do problemu było sukcesem połowicznym. Przy niskich prędkościach obrotowych silnik działał według założeń, na wyższych prędkościach notorycznie przekraczał dopuszczalną temperaturę pracy. Pojawiła się szansa na doprowadzenie istniejącej konstrukcji do stanu zgodnego z założeniami. Niestety wymagało to głębokich modyfikacji, w związku z tym należało zbudować kolejny prototyp GT60A1. Ponownie zmniejszeniu uległy jego gabaryty, tym razem w stosunku do mSO-1 rozwiązanie jest mniejsze o 7%. Ostatnia wersja od początku zachowywała się jak legendarny „automat Kałasznikowa”, co było sporym zaskoczeniem nie tylko dla mnie. Mogę śmiało stwierdzić, że podobnie jak u Schrecklinga dopiero trzecie rozwiązanie spełniło oczekiwania i że nie ma drogi na skróty. Silniki GT60 i GT60A1 zbudowałem z własnych środków przy wsparciu życzliwych ludzi, korzystając z zaplecza Katedry Technologii Maszyn i Inżynierii Produkcji” – powiedział konstruktor.

Elementy ukladu (fot. B. Motyka)

Poza dokumentacją CAD dr inż. M. Czarnecki przeprowadził uproszczone obliczenia MES oraz CFD (pracując na UNSW w Sydney). Dodatkowo zbudował stanowisko do testowania mikrosilników, które miało być przystępne cenowo i oparte na sprawdzonych komponentach. Ponadto zintegrował z silnikiem układ sterowania firmy ProJET.

Stanowisko do testowania mikrosilników (fot. B. Motyka)