Design a basse emissioni per un ridotto rumore dovuto agli aerei
In linea con gli obiettivi dell’iniziativa Clean Sky per la riduzione dell’impatto ambientale dei velivoli, il motore con rotore aperto potrebbe tagliare i consumi di carburante e le emissioni di anidride carbonica connesse, del 30 %. Gli scienziati del Consorzio ISAE-SUPAERO e Aéroconseil finanziati dall’UE, in collaborazione con Airbus, hanno lavorato al progetto ACcTIOM (Advanced pylon noise reduction design and characterization through flight worthy PIV). Con lo scopo di affrontare questa sfida, sono state create nuove strategie di controllo attivo del flusso per ridurre al minimo il rumore dovuto al rotore aperto, attraverso una combinazione di ottimizzazione aerodinamica del pilone relativo al propulsore e grazie allo sviluppo di un sistema di innovativo controllo attivo del flusso, tale da eliminare la scia del pilone prima che questa interagisca con le pale del rotore aperto. Il sistema di controllo attivo del flusso, una combinazione di strategie di presa d’aria/soffiaggio, è stato progettato e ottimizzato combinando esaustive simulazioni di fluidodinamica computazionale (equazioni di Navier-Stokes mediate con metodo di Reynolds) ed esperimenti su banco di prova. È stato inoltre finalizzato il modello di test in galleria del vento relativo al pilone del rotore aperto, completo di apparecchiature e strumentazioni, il quale è stato successivamente attrezzato con il prototipo incorporato del sistema di controllo attivo del flusso. Un’esauriente serie di test in galleria del vento è stata completata per la convalida del funzionamento relativo al modello di pilone del rotore aperto, dotato di sistema di controllo del flusso incorporato, strumentazione di bordo e sistemi di acquisizione dati e controllo. Questi test hanno confermato l’elevata efficienza del sistema di controllo attivo del flusso sviluppato e incorporato, in quanto all’eliminazione della scia del pilone. È stata inoltre sottolineata la robustezza del sistema di controllo del flusso nonostante le moderate variazioni delle condizioni di flusso, agendo quindi come sistema invisibile e aerodinamico. Al fine di sviluppare avanzate metodologie ottiche per il funzionamento in volo dedicato alla convalida dell’efficienza del design relativo al pilone del rotore aperto e del sistema di controllo attivo del flusso associato, i ricercatori hanno sviluppato modelli numerici dell’ambiente vibratorio previsto, all’interno della cabina FTB. Questi modelli hanno permesso di progettare banchi prova sperimentali, noti come simulatori dell’ambiente vibrazionale o VES (Vibrational Environment Simulator). In aggiunta, il team di ricerca ha definito una strategia di controllo delle vibrazioni ibrida attiva/passiva e le attrezzature necessarie per la progettazione di una metodologia di correzione delle vibrazioni (VCM, Vibration Correction Methodology) dedicata all’attuazione e al funzionamento sicuro del sistema 3C-PIV in volo. Il VCM consentirà di attenuare le vibrazioni dei sottosistemi 3C-PIV sotto l’influenza del simulatore ambientale nel corso delle sperimentazioni. Le tecnologie del progetto ACcTIOM permetteranno di accelerare la certificazione e commercializzazione di aeromobili più efficienti. L’avanzato sistema 3C-PIV con vibrazione controllata migliorerà inoltre la comprensione dei meccanismi in altri elementi strutturali dei velivoli.
Parole chiave
Rotore aperto controrotante, ACcTIOM, pilone, riduzione del rumore, vibrazioni
