Prepararsi al decollo di un sistema di trasporto aereo integrato
Maggiori pressioni da parte del mercato e obiettivi normativi relativi a prestazioni del velivolo più rispettose dell’ambiente e incrementate, hanno portato a una spinta tecnologica con una maggiore integrazione di progettazione, processi e operazioni. Tuttavia, un sistema aeronautico integrato rimarrà sempre un sottosistema all’interno di un più ampio “sistema di sistemi” del trasporto aereo globale. Visto che componenti e interi veicoli non possono essere sviluppati separatamente dal sistema generale al quale appartengono, il personale che progetta e costruisce deve sempre di più comprendere e adottare una visione globale, che comprende una strategia complessiva dei sistemi integrati. Il progetto INNOVATE intendeva affrontare i necessari bisogni relativi alla formazione per la prossima generazione di ingegneri e scienzati, costruendo il Virtual Demonstrator che rappresenta la visione del sistema integrato. Una partenza volante verso l’integrazione dei sistemi aeronautici Spiegando l’impulso che ha messo in moto il progetto INNOVATE, il coordinatore prof. Herve Morvan dice, “L’integrazione è in realtà già adesso alla base della progettazione aeronautica, ma l’attuale domanda di maggiori prestazioni e operazioni più rispettose dell’ambiente ha portato a una spinta verso nuovi materiali, pratiche o tecnologie che siano in grado di sfruttare nuove progettazioni e concetti aeronautici. Questi richiedono un approccio olistico per raggiungere davvero i loro pieni benefici.” Gli aeroplani futuri avranno bisogno di combinare assieme una gamma di tecnologie, piuttosto che considerarle e assemblarle come componenti separati. Vi è la necessità di aggiornare il modo tradizionale secondo cui le ali del velivolo sono collegate alla struttura tubolare del veicolo e alla progettazione della gondola motore, che ha dominato la fabbricazione aeronautica fin dall’introduzione del Boeing 707 negli anni cinquanta del secolo scorso. Questo nuovo approccio potrebbe significare che, per esempio, le ventole del velivolo sono costruite all’interno della progettazione della cellula per sfruttare la “ingestione dello strato limite” e migliorare quindi l’efficienza della propulsione. INNOVATE ha affrontato molte esigenze formative attraverso l’introduzione di una serie di iniziative per la fase iniziale della ricerca (ESR, Early Stage Research) che, svolgendosi in parallelo, si sono concentrate su aree come ad esempio metodi di progettazione, tecnologie di elettrificazione, prestazioni massimizzate e anche progettazione incentrata sull’uomo. Il team è stato anche in grado di usare ambienti virtuali professionali come ad esempio APD di Pace Lab, usato sia da Airbus che da Rolls-Royce, per esaminare i benefici delle loro tecnologie per il velivolo, in aggiunta al suo posto nell’ambito del sistema integrato circostante, e anche per costruire dimostratori in multipli progetti. Come fa notare il prof. Morvan, “Visto che l’integrazione di sistemi, e di nuove tecnologie, è una delle sfide più grandi nel settore aerospaziale, volevamo formare i ricercatori in modo che avessero una comprensione applicata che va al di là della loro specializzazione, in modo da poter lavorare efficacemente in un ambiente interdisciplinare. Il progetto ha supportato la formazione avanzata e il miglioramento delle competenze non solo in nuovi settori, ma anche in modo trasversale nei settori.” A questo scopo, i ricercatori hanno lavorato assieme per costruire e completare dei compiti usando un aeromobile a pilotaggio remoto UAV (Unmanned Air Vehicle). Questo ha consentito loro di sviluppare delle competenze per superare collettivamente le sfide che abitualmente un assortimento di ingegneri elettrici, meccanici e informatici si trova ad affrontare. Un esempio di un’applicazione altamente pratica sviluppata come parte di INNOVATE, è stato quello di un “motore per taxi verde” che può effettuare movimenti sia assiali che rotazionali e potrebbe quindi spostare il velivolo a terra, sostituendo camion da rimorchio o motori principali. Una rampa di lancio per formazione e tecnologie aerospaziali avanzate I risultati del progetto INNOVATE sono già stati adottati da progetti complementari e nell’ambito dell’industria aeronautica in generale. All’interno della iniziativa Clean Sky 2 dell’UE è stata creata una Core Partnership che cerca di sviluppare una tecnologia all’avanguardia per ridurre le emissioni di CO2 dei velivoli, oltre che i livelli del rumore. Questo ha portato allo sviluppo con la Rolls-Royce, di una piattaforma da 3,5 milioni di euro sui metodi della fluidodinamica computazionale (CFD) per la progettazione delle trasmissioni del nucleo del motore. Il team del progetto sta adesso gestendo anche un programma di dottorato di approfondimento chiamato INNOVATIVE, che sviluppa ulteriormente alcune delle ricerche effettuate riguardo a elettrificazione, propulsione e metodi avanzati di fabbricazione, inclusa la produzione additiva. Come riassume il prof. Morvan, “INNOVATE non è mai stato pianificato come un progetto singolo, ma piuttosto come un trampolino che fa progredire le esigenze di formazione per la tecnologia aerospaziale, per propulsione, elettrificazione e produzione avanzata. Questa combinazione supporterà gli sforzi futuri in vista della propulsione ibrida elettrica, come ad esempio quello recentemente annunciato dal partenariato di Airbus, Rolls-Royce e Siemens.”
Parole chiave
INNOVATE, sistema trasporto aereo integrato, propulsione ibrida elettrica, elettrificazione, tecnologia aerospaziale, industria aeronautica, emissioni, prestazioni
