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Morphing Enabling Technologies for Propulsion System Nacelles

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Tecnologia con forma adattiva per gondole relative a motori aerei

I ricercatori finanziati dall’UE hanno sviluppato un concetto adattivo di gondola motore adatto per sistemi di propulsione di nuova generazione, il quale promette di aumentare le prestazioni del motore turbofan e ridurre l’impatto ambientale del volo.

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Il Consiglio consultivo per la ricerca aeronautica e l’innovazione in Europa (ACARE) ha fissato obiettivi ambiziosi per una significativa riduzione delle emissioni di anidride carbonica e rumore, nonché ai fini di una migliore efficienza ed economia. Poiché le attuali tecnologie stanno raggiungendo i propri limiti, alcuni nuovi approcci sono sotto analisi. Ispirate dalla natura, le forme aerodinamiche adattive alle mutevoli condizioni di volo offrono i mezzi per raggiungere questi obiettivi. Un componente dei velivoli fortemente influenzato dalla condizione di funzionamento riguarda l’aspirazione della gondola relativa a motore turbofan. L’aspirazione supporta un flusso d’aria uniforme e costante che viene passato al combustore. Il progetto MORPHELLE (Morphing enabling technologies for propulsion system nacelles), finanziato dall’UE, è nato con l’obiettivo di studiare nuove tecnologie per l’adattamento della forma, inerenti all’aspirazione della gondola motore. Il raggiungimento di una forma uniforme basata su materiali elastici che possono resistere a carichi aerodinamici è una delle principali sfide che MORPHELLE sta affrontando. Il rinforzo dei materiali relativi alle navicelle ha permesso loro di essere sufficientemente rigide da sopportare elevati carichi aerodinamici, consentendo al tempo stesso un possibile cambiamento di forma. Un elastomero rinforzato con una rete metallica si è rivelato promettente per la bocca di aspirazione, in quanto la rete, oltre a essere rigida, permette un’abbondante deformazione di taglio. La struttura portante della gondola motore ha compreso molti tubi pressurizzati rinforzati con tessuto e un nucleo auxetico deformabile. Il progetto MORPHELLE si è concentrato in modo particolare sull’adattamento della forma relativa all’aspirazione delle navicelle motore, per varie condizioni di volo, con lo scopo di migliorare le prestazioni aerodinamiche. Uno degli obiettivi primari del progetto era quello di individuare i requisiti di adattamento della forma e le tecnologie abilitanti, per condizioni di volo differenti. Attraverso simulazioni numeriche, i ricercatori hanno dedicato notevoli sforzi al fine di analizzare la struttura di aspirazione ottimale per le navicelle, in condizioni di crociera e di vicinanza a terra. I risultati delle simulazioni sono serviti come input per una valutazione del velivolo. Alcuni input aggiuntivi hanno riguardato il peso delle navicelle, la loro resistenza aerodinamica e il consumo specifico di combustibile per unità di spinta da parte del motore. Con questi dati, è stato ottenuto un modello di velivolo, il quale è stato confrontato a due velivoli di riferimento. La navicella adattiva MORPHELLE ha mostrato valori e una resistenza aerodinamica e consumo di combustibile della navicella migliori rispetto alla geometria della navicella di riferimento. Soprattutto, è stato sviluppato un prototipo del meccanismo con forma adattiva, come prova di concetto.

Parole chiave

Motore per aerei, gondole motore, sistemi di propulsione, MORPHELLE, meccanismo con forma adattiva

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