Un innovativo rivestimento superficiale delle ali per ridurre la resistenza fluidodinamica
Circa il 25 % delle emissioni di anidride carbonica (CO2) dell’UE sono prodotte dal settore aeronautico. Le tecnologie che migliorano l’aerodinamica sono importanti per combattere tale statistica, poiché riducendo la resistenza aerodinamica, diminuisce il consumo di combustibile, e la combustione è la principale fonte di CO2. La natura costituisce spesso una fonte di ispirazione per gli scienziati, e l’aerodinamica degli uccelli in volo offre molte idee per gli ingegneri aerospaziali. Il progetto PEL_SKIN (PEL-SKIN: A novel kind of surface coatings in aeronautics), finanziato dall’UE, ha studiato un nuovo rivestimento alare ispirato al sollevamento delle penne di alcuni uccelli in volo. Gli scienziati hanno sviluppato un rivestimento alare (poroso ed elastico, PEL) che consiste di una disposizione densamente imballata di fibre flessibili in grado di riconfigurarsi e adattarsi alla separazione del flusso presente attorno all’ala. I ricercatori hanno sfruttato una combinazione di studi teorici, numerici e sperimentali. Il lavoro di ricerca ha dato uno sguardo approfondito alle interazioni tra i flussi di fluido e la struttura d’ala, e ha portato allo sviluppo di un nuovo modello per lo studio del controllo di flusso attraverso il rivestimento poroelastico. Questo nuovo concetto di controllo di flusso può notevolmente aumentare l’efficienza aerodinamica e migliorare stabilità ritardando lo stallo e riducendo le vibrazioni indotte dalle raffiche durante il decollo e l’atterraggio, quando gli effetti della separazione dello strato limite sono pronunciati. Rispetto ai dispositivi rigidi fissi, il rivestimento PEL può flessibilmente muoversi, deformarsi e adattarsi al campo di flusso circostante. L’effetto si attiva solo quando lo strato limite è separato e interagisce con la zona di ricircolo del flusso per ridurre la resistenza fluidodinamica attraverso l’interazione con il flusso di parete. Durante la fase di crociera, il rivestimento PEL resta inattivo e aderente alla superficie alare, a differenza dei classici dispositivi montati che costituiscono un ostacolo per il flusso dell’aria. I progressi del progetto nella manipolazione del flusso d’aria potrebbero portare a notevoli risparmi di combustibile. Gli sviluppi del progetto PEL-SKIN promettono di ridurre significativamente la resistenza fluidodinamica, dando un contributo importante alla competitività e sostenibilità del settore aerospaziale.
Parole chiave
Rivestimento superficiale, resistenza fluidodinamica, ali degli aeromobili, controllo di flusso, aeronautica, PEL-SKIN, profilo alare
