Nuovi concetti per la progettazione di velivoli ad alta velocità
La progettazione di aerei veloci per passeggeri è molto difficile: i processi di progettazione differiscono da quelli per gli aeromobili convenzionali e i progetti preesistenti non possono essere facilmente adattati. I progettisti hanno dunque bisogno di un approccio completamente nuovo per tali aeromobili. Il progetto ATLLAS II (Aero-Thermodynamic Loads on Lightweight advanced Structures II), finanziato dall’UE, ha sviluppato la metodologia necessaria per una progettazione multi-disciplinare. Il lavoro ha esteso i risultati di un precedente progetto europeo (ATLLAS I). I risultati hanno affrontato condizioni di volo inusuali come alta quota e temperature e pressioni elevate. Il nuovo metodo ha trovato sbocco in un progetto di un nuovo aereo da 200 passeggeri in grado di raggiungere la velocità Mach 5, il quale utilizza cherosene e può percorrere distanze di circa 9 000 km. Il team ha inoltre sviluppato diversi materiali resistenti alle alte temperature. Innovazioni aggiuntive, come per esempio una sfera cava a base di nichel e il metodo con inserimento di tubo, hanno supportato i percorsi del flusso d’aria interno ed esterno. Il gruppo ha caratterizzato i nuovi materiali alle alte e basse temperature, e ha integrato i materiali resistenti alle alte temperature sviluppati con il progetto ATLLAS I. I ricercatori hanno dimostrato l’applicabilità dei nuovi materiali alle geometrie funzionali, tra cui i pannelli di controllo di volo e altri componenti di aeromobili. La funzionalità dei materiali è stata ampiamente testata in ambienti rappresentativi delle condizioni di utilizzo reali. I risultati hanno permesso l’estensione dell’esposizione alle condizioni di prova. Mentre il progetto ATLLAS I ha raggiunto durate di pochi minuti, i nuovi risultati hanno consentito l’esposizione per ore o esposizioni ancora maggiori. Il team ha inoltre studiato gli aspetti fondamentali del raffreddamento e l’aerodinamica delle transizioni relative allo strato limite. Gli alti flussi termici all’interno dei combustori e il controllo sui rivestimenti esterni devono essere gestiti in modo intelligente per evitare il surriscaldamento, massimizzando la propulsione e l’efficienza aerodinamica. La valutazione d’impatto ambientale ha rivelato che il livello di boom sonico del nuovo aereo era più basso di quello del Concorde, nonostante la velocità maggiore, ma il carpet width era più alto. Il team ha inoltre studiato gli effetti dovuti a vento, turbolenza e sostanze caustiche. Le emissioni hanno prodotto una diminuzione dell’ozono atmosferico, ma sono necessari ulteriori test per stabilire l’impatto a lungo termine. I processi utilizzati nell’ambito del progetto ATLLAS II per la progettazione di un nuovo aeromobile con velocità Mach 5 possono essere adattati ad altre applicazioni e velocità. Infine, il lavoro ha aperto la strada alle tecnologie chiave per un veicolo commerciale ad alta velocità e rispettoso dell’ambiente.
Parole chiave
Progettazione di aeromobili, supersonico, Mach 5, ATLLAS II, boom sonico, materiali resistenti alle alte temperature, stratosfera, emissioni, ceramica, raffreddamento, transizione ad alta velocità, MDO, strutture
