Prove in galleria del vento ad alta velocità su un’ala a profilo laminare
La strada più promettente per ottenere una riduzione sostanziale della resistenza consiste nello sviluppo di aeromobili con un’estensione del flusso laminare naturale (Natural Laminar Flow, NLF) sulla superficie. Il progetto NLF-WINGHIPER (NLF wing high speed performance test) è stato concepito allo scopo di studiare gli effetti delle imperfezioni delle superfici sullo sviluppo e sulla stabilità del flusso laminare. I ricercatori hanno studiato a fondo le capacità della galleria del vento transonica europea (European Wind Transonic, ETW) allo scopo di analizzare l’impatto delle imperfezioni della superficie alare, tra cui gradini e ondulazioni, sulle prestazioni degli aeromobili. Le prove in galleria del vento si basavano su numeri di Mach compresi tra M=0,73 e M=0,77 in incrementi di 0,01 e numeri di Reynolds pari a 6, 9, 12 e 16 milioni. Per garantire un controllo locale della forma dell’ala, il modello prevedeva un sistema di controllo della pressione interna separato unitamente a un dispositivo per la misurazione della pressione. La strumentazione del semi-modello comprendeva prese di pressione tradizionali su entrambi i lati dell’ala e superfici alari rivestite con vernice sensibile alle variazioni di temperatura (Temperature Sensitive Paint, TSP) sulla semi-fusoliera, nonché un’equazione di equilibrio basata su 6 componenti, accelerometri e marcatori per la misurazione ottica della deformazione alare. Le immagini relative alla TSP sono state acquisite in base a numerosi valori di portanza, che hanno consentito di eseguire le necessarie correzioni sui dati di resistenza ricavati dall’equazione di equilibrio nell’ambito della procedura di post-elaborazione. Poiché anche piccole imperfezioni potrebbero incidere sui risultati, i ricercatori si sono concentrati principalmente su una qualità idonea della superficie della TSP. Ciò ha consentito di eseguire un confronto tra i risultati delle prestazioni ricavati dall’analisi qualitativa di varie superfici, tra cui sottili bande di transizione collocate in vari punti della corda alare, nonché di ottenere una piattaforma per la correzione della resistenza dovuta alla comparsa improvvisa di wedge turbolenti. I ricercatori hanno analizzato la qualità delle superfici prima e dopo ciascun blocco di prova, specialmente nella regione del bordo d’attacco. In situazioni reali, elementi quali gradini, ondulazioni (causate dal processo produttivo o dalla deformazione dovuta ai carichi di crociera), interferenze tridimensionali (causate da insetti o teste di rivetti) e irregolarità del bordo d’attacco (causate dal processo produttivo o dall’erosione in normali condizioni operative) sono considerati limiti di progettazione. Al termine della sessione di prove, i ricercatori sono riusciti ad ampliare notevolmente le conoscenze relative alla sensibilità di sviluppo del flusso laminare sulle ali rispetto alle imperfezioni della forma locale. I risultati dell’iniziativa consentiranno di determinare valori specifici relativi alle tolleranze di fabbricazione e alle finiture delle superfici per gli aeromobili reali.
Parole chiave
Ali, prove in galleria del vento, aeromobile, alta velocità, flusso laminare naturale, NLF-WINGHIPER, vernice sensibile alle variazioni di temperatura, finitura delle superfici
