Analisi dei carichi per motori aeronautici con rotore aperto
I rotori aperti possono bruciare meno combustibile rispetto ai turbofan, poiché sostengono diametri di dimensioni maggiori, con conseguenti elevati rapporti di diluizione, senza subire la resistenza e il peso di una grande gondola motore. La prima ventola priva di condotto è stata dimostrata in volo alla fine degli anni ‘80, ma il concetto è stato abbandonato fino a poco tempo fa. Il lavoro è ripreso all’inizio di questo decennio con il programma Clean Sky, il quale ha preso in carico il compito di sviluppare la maturità tecnologica del rotore aperto come possibile successore dei motori turbofan. All’interno del progetto OPTIMAL (Optimised model for accurately measured in-flight loads), finanziato dall’UE, i ricercatori hanno sviluppato una nuova metodologia per valutare i carichi di volo sul pilone. In particolare, i ricercatori hanno cercato di supportare la valutazione dei carichi a cui è sottoposto il pilone sul quale è montato il rotore aperto controrotante. A tale scopo, è stato adottato un metodo degli elementi finiti (finite element method, FEM) inverso per analizzare i carichi ai bordi come l’attacco pilone-fusoliera, con la massima precisione possibile. Il metodo FEM si basa su misure di deformazione, temperatura e accelerazione, raccolte da una rete di sensori ottici e convenzionali. Durante il monitoraggio del pilone, i ricercatori hanno valutato le prestazioni di due differenti configurazioni di rete. La precisione dell’approccio proposto è stata testata utilizzando un modello di pilone in scala, rappresentativo della struttura reale. Sebbene il metodo FEM inverso abbia dimostrato la propria robustezza negli studi teorici, durante i test di laboratorio non è stato possibile raggiungere la precisione desiderata del 3 %. Nonostante il progetto OPTIMAL sia giunto al termine, i ricercatori continuano a lavorare alla metodologia di rilevamento proposta, in combinazione al monitoraggio dell’integrità strutturale, per aumentarne la precisione. Inoltre, ulteriori applicazioni in cui è necessaria l’identificazione dei carichi dinamici sono in fase di considerazione.
Parole chiave
Rotore aperto, motore aeronautico, OPTIMAL, carichi di volo, metodo degli elementi finiti