Revista >> Martie 2020 [Nr. 222] >> Cover Story

30 de ani de evoluţie a brandului COMOTI

Eva Barca

19 Martie 2020

Istoria COMOTI începe în 1990, când, din fostul centru de excelență în aviaţie, INCREST, se desprind mai multe entităţi juridice, printre care şi COmpania de MOtoare cu Turbină şi Inginerie, având ca scop principal activităţi de cercetare-dezvoltare în domeniul turbinelor cu gaz. 30 de ani mai târziu, COMOTI este unul dintre cele mai performante INCD-uri din România și singura unitate specializată din țară care integrează activităţile de cercetare ştiinţifică, proiectare, producţie, experimentare, testare, transfer tehnologic şi inovare în domeniul turbomotoarelor de aviaţie, motoarelor industriale cu turbină cu gaze şi maşinilor paletate de turaţie înaltă. Ne-am propus să reflectăm imaginea acestei instituții emblematice pentru cercetarea românească de vârf prin intermediul a patru dintre cele mai semnificative și complexe proiecte derulate de COMOTI în ultima perioadă. Fiecare în parte și toate în ansamblu definesc nivelul de evoluție la care a ajuns Institutul în prezent și prefigurează totodată viitoarele direcții prolifice de dezvoltare.

Bornele esențiale
• După revoluţie, fiind vremuri foarte grele pentru aviaţie, a fost luată decizia strategică de diversificare a portofoliului de produse şi servicii extinzând politica de asigurare a calităţii şi a tehnologiei din aviaţie în domeniul energiei şi al mediului. Astfel, doi ani mai târziu este livrat către Petrom primul compresor centrifugal cu aer.
• În 1995 este produsă prima suflantă cu aer, folosită în construcţia primei staţii de epurare a apelor menajere în Slatina.
• Un an mai târziu, COMOTI devine Institut Naţional de Cercetare Dezvoltare Turbomotoare, beneficiind de o legislaţie specială, Hotărârea de Guvern nr. 1226.
• În 1997 este încheiat primul acord de licenţă cu GHH Rand Germania, parte a companiei americane Ingerson Rand, COMOTI începând să producă sub licenţă echipamente de comprimare destinate exploatării şi transportului gazelor naturale, un an mai târziu fiind livrat către Petrom primul compresor cu şurub.
• În anul 2000, în colaborare cu Prat & Whitney Canada, COMOTI a dezvoltat o aplicaţie industrială a turbinelor cu gaz din aviație, construind la Botoşani prima centrală cogenerativă din ţară. Tot de atunci COMOTI este packager oficial al firmei canadiene.
• În 2001 a fost reluată activitatea de bază, cercetare-dezvoltare în domeniul aviaţiei, prin participarea, în cadrul Programului Cadru nr 5 finanţat de Comisia Europeană, la proiectul SILANCER, Significantly Lower Community Exposure to Aircraft Noise, coordonat de firma franceză SNECMA.

• Doi ani mai târziu, COMOTI ia parte la al 6-lea Program Cadru european, participând la proiectul VITAL, EnVIronmenTALLy Friendly Aero Engine.
• În 2008, COMOTI împreună cu partenerul său principal din piaţa gazelor naturale, OMV Petrom, celebrează livrarea ansamblui (package) 100 unităţi de comprimare.
• În 2009 este pus în funcţiune noul banc de testare turbine cu gaz, structura inclusă în infrastructura de cercetare-dezvoltare strategică a ţării
• 2011 este anul primului proiect european în cadrul programului Clean Sky,
• 2012 se dovedeşte a fi anul cu cele mai multe realizări: începerea activităţii în domeniul spaţiului prin debutul colaborării cu Agenţia Spaţială Europeană (ESA) şi entitatea echivalentă naţională, ROSA, fiind dezvoltat primul compresor de presiune mare, până la 75 bari, precum şi primul grup expander-generator energie electric.
• Un an mai târziu, COMOTI participă la primul proiect european în cadrul celui de-al 7-lea Program Cadru: OPENAIR, Optimisation for low environmental noise impact aircraft.
• În 2014 este înregistrată o nouă premieră, primul proiect european câştigat şi coordonat de COMOTI, TIDE - Tangential Impulse Detonation Engine.
• În 2017 este reluată activitatea în cadrul proiectelor din domeniul apărării naţionale, conducând, 2 ani mai târziu, la cercetarea şi dezvoltarea unui nou sistem de propulsie a navelor marinei militare. Tot în acest an se înregistrează o creştere a numărului de proiecte în domeniul spaţiului, COMOTI reuşind, în colaborare cu alţi parteneri din ţară, să respecte principiul Agenţiei Spaţiale Europene, ca toate ţările participante la programele spaţiale europene să aibă steagul ţării pictat pe corpul rachetei Ariane 6! Astfel, cifra 6, pictată pe corpul rachetei, conţine şi steagul României.
• În 2019 este incheiat un nou contract de licenţă, cu durata de 5 ani, de data aceasta direct cu firma Americană Ingersoll Rand.

Proiectele semnificative ce definesc prezentul

Premieră în România în explorarea spațiului cosmic:
Dezvoltarea unei familii de propulsoare electromagnetice bazate pe surse RF de plasmă
România se află în cursa pentru cucerirea a noi frontiere ale spațiului cosmic. Conectat la această provocare, un consorțiu condus de INCDT COMOTI (INFLPR, UPB București) a reușit în cadrul proiectului „Surse de plasmă de radio frecvență (RF) destinate propulsiei nanosateliților”, finanțat prin programului ROSA-STAR, realizarea unui nou sistem de propulsie spațial, care poate fi implementat în misiuni interplanetare către Mercur sau Marte, în programul EVO Galileo, în sectorul comercial al telecomunicațiilor (transfer orbital sau control al atitudinii) sau în misiunile de observare a Pământului.

Cursa către explorarea spațiului cosmic este cu un pas mai aproape, după ce un sistem de propulsie electromagnetic a dovedit performanțe remarcabile în mediul experimental de laborator. În prezent, îndrăznețele misiuni spațiale, introduse prin politica actuală, impun dezvoltarea unor sisteme inovative de propulsie prin care să fie suprimate carențele tehnologiei existente. Se poate afirma că industria spațială europeană se confruntă cu o revizuire progresivă a strategiilor de modernizare a infrastructurii spațiale și a lanțului valoric, folosindu-se de modelul bugetelor limitate, inclusiv creșterea frecvenței de reutilizare a subsistemelor, producția de sateliți de dimensiuni reduse și dezvoltarea serviciilor dedicate de lansare.

O primă măsură de restricționare a costurilor este marcată de implementarea unor sateliți de dimensiuni reduse în constelații, soluție ce prezintă multiple avantaje: flexibilitate privind lansarea, adaptabilitate pe orbită, extinderea spectrului și timpului de desfășurare a misiunilor.
Propulsia electrică convențională, fie ea electrochimică, electrostatică (motorul ionic) sau electromagnetică (propulsor bazat pe efect Hall sau MHD) a întâmpinat de-a lungul timpului degradări structurale prin coroziune, din cauza imersării principalelor componente (ex: anozi, grile de accelerare, catozi cavitari) în fluxul de plasmă, limitând considerabil durata de viață.

Astfel, spațiul devine o frontieră economică, fiind legat de o serie de sectoare în plină dezvoltare, ce implică optimizarea strategică a acestora. În acest context, pentru a crește competivitatea României în domeniul spațial, consorțiul condus de INCDT COMOTI (INFLPR, UPB București) a obținut în iunie 2017 finanțarea proiectului „Surse de plasmă de radio frecvență (RF) destinate propulsiei nanosateliților” în cadrul programului ROSA-STAR. Proiectul, a cărui activitate științifică a fost desfășurată pe parcursul a 24 de luni, a avut drept scop extinderea nivelului de maturitate tehnologică (TRL 4) a unei tehnologii disruptive, propulsorul electromagnetic bazat pe surse RF de plasmă HPT (Helicon Plasma Thruster), ce a reușit să fie patentat în anul 2019. Gradul de noutate al acestui sistem de propulsie este reprezentat prin arhitectura ce exclude electrozii imersați direct în fluxul coroziv de plasmă și prin implementarea ajutajului magnetic, ce conferă atât accelerarea la viteze supersonice a fasciculelor de plasmă, cât și vectorizarea tracțiunii în timpul zborului. Mai mult decât atât, cvasi-neutralitatea plasmei este susținută de Structura de Înveliș - Dublu, ce se dezvoltă spontan în plasmă la inițierea modului Helicon de operare. Motorul se află în clasa de tracțiune de 5 mN-200 W, cu un impuls specific țintă de 1000 s, folosind drept agent de lucru Argon de puritate 99.99998%.
Propulsorul electromagnetic bazat pe descărcări RF în modul Helicon (Fig 1) are în componență o cameră de descărcare cilindrică din cuarț, unde plasma este generată, o antenă RF (Negoya Type III sau Right Helicon) dispusă pe exteriorul tubului de descărcare, ce emite unde cu frecvența standard de 13.56 MHz, și un sistem magnetic format dintr-o serie de magneți permanenți, dispuși atât în vecinătatea antenei, cât și pe evacuarea tubului de descărcare.

La randul ei, antena este alimentată prin sistemul complex alcătuit dintr-un generator RF și un sistem de adaptare al impedanței. Acesta joacă un rol esențial deoarece ajustează impedanța plasmei de ordinul 1 Ω la impedanța generatorului RF de 50 Ω. Sistemul magnetic are o importanță multiplă în funcționarea propulsorului:
• într-o primă instanță induce o stare de transparență a plasmei pentru propagarea undelor Helicon;
• în al doilea rând diminuează procesele ireversible prin confinarea magnetică a plasmei și totodată conturează în secțiunea de evacuare un ajutaj magnetic ce are funcția de a accelera până la viteze supersonice plasma de argon.