Nuovi rivestimenti per sistemi aerei ad alta tensione
La relazione informativa Aerospace Information Report (AIR) “High Voltage Design Guidelines for Aerospace Systems” sviluppata da SAE International fornisce un quadro per la progettazione di sottosistemi ad alta tensione destinati ad aeromobili con maggiore presenza di dispositivi elettrici. L’AIR identifica i rischi progettuali, le tecniche di mitigazione e i metodi di prova per gli aeromobili a maggiore presenza di dispositivi elettrici. I sistemi ad alta tensione a bordo sono soggetti a scariche elettriche, il che può essere aggravato da basse pressioni, umidità e temperature variabili. Le scariche elettriche comprendono scariche disruttive, parziali e di monitoraggio, le quali oltre una determinata soglia aumentano la probabilità di un evento di scarica elettrica che può portare a guasti importanti nell’elettronica di potenza ad alta tensione. Nell’ambito del progetto PECOAT (Novel coating systems for power electronics in aerospace environments), finanziato dall’UE, i ricercatori hanno lavorato al fine di sviluppare nuovi rivestimenti per l’elettronica di potenza in grado di sopportare condizioni estreme in ambienti difficili. L’attenzione si è concentrata sull’elettronica oggetto di un ambiente a scatola aperta, il che significa che la pressione e la temperatura variano a seconda dell’altitudine. I ricercatori hanno analizzato polimeri come poliuretano, acrilico, parylene e silicone. I risultati dei test hanno dimostrato che cicli termici, invecchiamento termico e umidità hanno avuto un’influenza minore sulle tensioni disruttive, rispetto ai campioni non soggetti al processo di invecchiamento. È stato rilevato che le scariche parziali vantano maggiore impatto sulla superficie dei rivestimenti, causando un invecchiamento e un degrado sostanziali. Le decisioni di progettazione fondamentali per minimizzare i rischi di scarica elettrica includono anche un’attenta spaziatura dei componenti e il controllo del processo produttivo. Il progetto PECOAT ha fornito raccomandazioni ai partner industriali riguardo alla progettazione dei circuiti stampati e ha prodotto nuove schede con ridotte distanze di pista. Le nuove linee guida di progettazione relative alle distanze delle piste sui circuiti stampati e le tecniche di rivestimento rinnovate dovrebbero consentire ai partner industriali di modificare i processi di produzione e ottenere circuiti di dimensioni ridotte e privi di scariche parziali a tensioni elevate. L’utilizzo dei rivestimenti di nuova concezione permetterà un funzionamento dei sistemi elettronici di potenza con maggiore densità di potenza. Rimuovendo i contenitori ermeticamente chiusi finora utilizzati per la protezione dell’elettronica di potenza, si otterrà inoltre una riduzione di peso degli aeromobili.
Parole chiave
Rivestimenti, velivolo, sistemi ad alta tensione, scariche elettriche, elettronica di potenza, PECOAT
