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Thermal Overall Integrated Conception of Aircraft

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Innovazione nel design degli aeromobili per un migliore controllo termico

Il progetto TOICA, finanziato dall’UE, sta cambiando radicalmente il modo in cui gli studi termici sono eseguiti nella progettazione degli aeromobili. Le piattaforme del progetto permettono la progettazione collaborativa e faciliteranno considerazioni anticipate dell’impatto termico con potenziali benefici di sicurezza e costi.

Trasporti e Mobilità

Il progetto TOICA ha voluto cambiare radicalmente il modo in cui gli ingegneri eseguono gli studi termici per un nuovo design degli aeromobili. “Gli studi termici sono di solito eseguiti per convalidare soluzioni progettuali, gli impianti di sistema e le analisi dei rischi al fine di raggiungere livelli di calore accettabili. I risultati di TOICA ora permetteranno agli architetti di utilizzare un processo di collaborazione in una fase iniziale del progetto per migliorare la previsione degli impatti termici sulla configurazione scelta,” sostiene il coordinatore di TOICA, Pierre Arbez di Airbus, in Francia. Le preoccupazioni riguardo alle prestazioni termiche dei velivoli derivano dai cambiamenti tecnologici nel corso degli ultimi due decenni. Il consumo elettrico dei velivoli è aumentato di cinque volte e i nuovi motori, anche se più efficienti, producono molto più calore. “Da ciò derivano una serie di problemi causati dagli effetti del calore sulle strutture, sui sistemi e sulle altre apparecchiature,” spiega Arbez. Con la gestione e la comprensione in anticipo del comportamento termico in qualsiasi processo di progettazione degli aeromobili, alcuni di questi effetti possono essere eliminati. I 32 partner di TOICA provenienti da 7 paesi europei e dal Canada hanno sviluppato nuovi metodi e strumenti che consentono l’analisi precoce del comportamento termico. Uno di loro è il Behavioural Digital Aircraft (BDA), che è un ambiente digitale che consente a più partner di condividere i dati e collaborare sullo stesso design. Grandi aziende come Siemens, Dassault Systems ed MSC Software stanno creando il loro software di progettazione commerciale adatto a BDA. Insieme ad una cabina di pilotaggio speciale, che ha permesso il monitoraggio e il controllo della progettazione, questo permette la visualizzazione e la manipolazione dei dati e dei risultati di progettazione degli aeromobili. Ciò significa che utilizzando questi gruppi di strumenti, o persino tutta la catena di fornitura, i partner possono lavorare insieme per creare design. “Si tratta di strumenti molto versatili che consentono di guidare l’intero processo creato da TOICA”, afferma Arbez. Essi hanno sostenuto i risultati finali del progetto che includono nuovi strumenti software per studiare le prestazioni termiche dei design di aerei e nuovi dimostratori hardware di raffreddamento. Uno dei maggiori punti di forza del progetto è stato rappresentato dalle 6 riunioni “plateau”. Qui, alle parti interessate sono state offerte dimostrazioni su casi d’uso industriali reali cosicché i processi decisionali per la creazione di ambienti ottimali attraverso scambi termici sono stati rafforzati. “Durante la riunione conclusiva, siamo stati in grado di dimostrare i nostri risultati pianificati e gli architetti hanno potuto provare personalmente a lavorare nel nuovo ambiente,” dice Arbez. Le principali aree di prestazioni che TOICA ha potuto affrontare sono state l’aumento della stabilità di progettazione, rendendo meno probabili possibili problemi termici e il miglioramento della gestione del comportamento termico degli aerei in zone critiche. Alcune delle nuove tecniche di raffreddamento avranno inoltre un impatto positivo sul consumo di carburante degli aeromobili. I metodi e gli strumenti di TOICA saranno naturalmente utilizzati per la progettazione di futuri velivoli europei, compresi quelli progettati dal partner del progetto Airbus. Gli utensili possono essere applicati a diversi tipi di aeromobili, come elicotteri e piccoli aerei. “TOICA ha davvero cambiato il modo in cui gli studi termici vengono eseguiti durante la fase di progettazione,” dice Arbez. “Abbiamo anche proposto modi per generalizzare l’approccio al design complessivo degli aeromobili.” Il consorzio spera di continuare a capitalizzare sulle innovazioni di TOICA nel campo con futuri progetti di collaborazione.

Parole chiave

TOICA, integrazione termica, architettura di un velivolo, piattaforme collaborative, compensazioni, impatti termici

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