Percorsi di ritorno di corrente elettrica negli aerei
In passato, gli elementi della fusoliera degli aeromobili e le sue strutture principali erano costruite in metallo. Questo creava una rete di ritorno di corrente naturale per trasferire le correnti funzionali e di guasto, o per gestire la carica di corrente elettrostatica e la protezione elettromagnetica. Il passaggio recente a un maggiore utilizzo di materiali compositi ha permesso la riduzione dei costi e del peso, migliorando le prestazioni. I materiali compositi hanno però una scarsa conduttività elettrica e occorrono percorsi dedicati per la rete di ritorno di corrente, come la rete elettrica quasi equipotenziale (almost equipotential electrical network - ALEEN).Il progetto GENIAL ("Optimizing electrical network in airplane composite structure") si è concentrato sulla caratterizzazione magnetica della struttura ALEEN. Un'accurata caratterizzazione elettromagnetica permetterà la progettazione adeguata dei sistemi elettrici, come il sistema di interconnessione elettrica (EWIS) che non necessita di ripetuti bread boarding. I partner del progetto hanno sviluppato uno strumento di ingegneria assistita da calcolatore (CAE) capace di elaborare le geometrie e le proprietà dei materiali degli aeromobili e ALEEN dalla progettazione assistita da computer (CAD). Lo strumento valuta la matrice di impedimento equivalente ai terminali ALEEN nella gamma di frequenze da 0 a centinaia di chilohertz. Vengono anche considerati aspetti quali l'EWIS e l'interazione elettromagnetica con l'aereo. GENIAL ha applicato la modellazione full-wave 3D, basata sulla formulazione di superficie secondo il metodo del circuito equivalente all'elemento parziale, tenendo conto di tutte le interazioni elettromagnetiche quali gli effetti di accoppiamento e di prossimità. Questo tipo di metodo è stato scelto per la sua efficacia nella regione a bassa frequenza. È stata dedicata particolare attenzione alla modellazione ad alta fedeltà per migliorare la precisione senza bisogno di semplificare il modello numerico rispetto al modello CAD. Lo strumento sviluppato sarà impiegato nella verifica di progettazione e negli stadi di produzione delle strutture ALEEN. Per verificare le prestazioni delle procedure CAE, il metodo numerico sarà applicato a un aereo reale.
Parole chiave
Metodologia numerica, strumento software, velivolo, composito, rete di ritorno di corrente elettrica, rete elettrica quadi equipotenziale, compatibilità elettromagnetica
