La meccanica di un volo più sicuro ed ecocompatibile
Con sempre più persone che viaggiano in aeroplano, il traffico aereo globale continua ad aumentare a una media del 5 % ogni anno. Con questo settore che si stima sia responsabile del 2 % di tutta la CO2 prodotta dall’uomo, qualsiasi aumento annuale si somma velocemente. Di fatto, per ogni 100 chilometri che un solo passeggero percorre in volo, si bruciano fino a quattro litri di carburante. Questi numeri rendono sempre più difficile il raggiungimento di una qualsiasi riduzione mirata nelle emissioni dei gas a effetto serra, in particolare considerando le grandi aspettative stabilite dall’Europa. In base agli obiettivi della 2020 Vision stabiliti dal Consiglio consultivo per la ricerca e l’innovazione nell’aeronautica in Europa (ACARE), l’intero settore europeo del trasporto aereo mira a realizzare una riduzione del 50 % nella CO2 e nel consumo di carburante rispetto all’anno 2000. Ma con sempre più persone che scelgono di volare e la continua pressione per mantenere i viaggi aerei sicuri e a buon mercato, alcuni potrebbero considerare tali obiettivi come semplicemente irrealizzabili. Ma non ALAMSA. Il progetto finanziato dall’UE si spinge fino alla meccanica degli aeroplani per assicurarsi che l’Europa non solo raggiunga i suoi ambiziosi obiettivi, ma addirittura li superi. Mantenere l’efficienza Per ridurre le emissioni, ALAMSA ha concentrato la propria attenzione sulla manutenzione degli aeroplani. Nello specifico, il progetto ha lavorato per raggiungere gli obiettivi di ACARE aumentando l’efficienza delle operazioni di manutenzione degli aeroplani, accrescendo la tolleranza al danno dei materiali del velivolo, riducendo l’utilizzo di materiali e allungando la durata complessiva delle strutture operative di un aeroplano. I ricercatori del progetto hanno iniziato sviluppando una classe innovativa di tecniche non distruttive conosciuta come spettroscopia non lineare a onda elastica (Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy, NEWS). NEWS usa delle onde di stress simulate per rilevare la presenza e il livello di difetti o danni nei materiali strutturali dell’aeroplano. Crepe e delaminazioni, ad esempio, presentano una non linearità elastica, e producono perciò delle frequenze addizionali che non sono presenti nelle onde di stress originali. Queste “nuove” frequenze sono associate con la distorsione armonica e/o di intermodulazione che si verifica quando le onde elastiche incontrano una regione difettosa o danneggiata. “Con le soluzioni di imaging e automonitoraggio di NEWS, siamo in grado di diagnosticare difetti di fabbricazione come ad esempio la porosità, le condizioni di contatto nell’assemblaggio dei componenti, micro crepe, aree di compressione, indebolimento del legame adesivo e danni termici o chimici,” ha detto il prof. Michele Meo, che è a capo del progetto. “Questo procedimento offre una sensibilità più elevata e consente di ottenere immagini delle aree interne ai componenti aeronautici non accessibili per mezzo dei metodi tradizionali.” Ferite autoriparanti Un altro risultato innovativo del progetto è una varietà di materiali compositi autoriparanti per le strutture dell’aeroplano. Subito dopo l’attivazione termica, questi materiali possiedono una capacità incorporata di ripristinare ripetutamente le proprietà meccaniche attraverso cicli multipli di riparazione, consentendo di riparare in modo automatico il danno che si verifica di nuovo nello stesso posto. “Il collegamento dei sistemi di automonitoraggio automatici a questi intelligenti meccanismi di auto riparazione in loco rende possibile il monitoraggio e il ripristino continui dell’integrità materiale di un aeroplano,” spiega il prof. Meo. Il sistema funge da meccanismo di attivazione, consentendo di calcolare il livello di malfunzionamento e di valutare autonomamente se delle strutture specifiche dell’aeroplano necessitano di un intervento. Un aeroplano più efficiente per un volo più sicuro e rispettoso dell’ambiente Per i passeggeri europei che prendono l’aeroplano, i concetti sviluppati dal progetto ALAMSA significano un notevole aumento nella durata di un velivolo, della sicurezza del passeggero e del tempo di funzionamento. “Allo stesso tempo, il nostro lavoro contribuisce anche a notevoli riduzioni dei costi attraverso un controllo di qualità e sistemi di manutenzione ottimizzati, aprendo quindi la strada verso il riciclaggio dei materiali compositi,” aggiunge il prof. Meo. “Sommate tutti assieme questi benefici e vedrete rapidamente quanto, semplicemente concentrandoci sulla manutenzione degli aeroplani, possiamo aiutare l’Europa a raggiungere i suoi obiettivi ACARE.”
Parole chiave
ALAMSA, ACARE, Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy, NEWS, manutenzione aeroplano, materiali compositi autoriparanti
