Cambiare il nostro modo di volare
Un aeroplano che rolla sulla pista e si libra nell'aria è una visione familiare alla maggior parte dei viaggiatori di oggi. Infatti, questa immagine non è cambiata molto negli ultimi 50 anni. Anche se sono stati compiuti progressi significativi in termini di economia del carburante, progettazione del motore e tecniche per la riduzione del rumore, la forma degli aerei, a tubo con le ali, e il materiale usato per costruirli sono rimasti più o meno gli stessi per anni. Non è più così. Come molti prodotti che si sono evoluti drasticamente negli ultimi anni - come i telefoni per esempio - anche la progettazione degli aerei sta cambiando. Oggi più che mai, i ricercatori stanno allargando i confini della scienza del volo nel tentativo di rendere gli aerei più efficienti, più silenziosi e più verdi. Gli aerei del futuro dovrebbero diventare ancora più efficienti e affidabili. Ma come raggiungeranno questi obiettivi e chi sta facendo il lavoro importante per cambiare il modo in cui voliamo? L'errore che si fa comunemente è pensare che la maggior parte dei progressi arrivi dai produttori di aerei, ma la verità è più complessa. Il progetto WASIS, finanziato dall'UE, ne è un esempio eclatante. Sta lavorando a una struttura di fusoliera composita basata sul concetto dell'indurimento del traliccio (wafer), che migliorerà lo sviluppo di giunture strutturali della fusoliera. Il concetto generale del progetto si concentra sul rispetto di rigorosi requisiti ambientali e di sicurezza insieme all'efficienza dal punto di vista dei costi della progettazione e della produzione. Il metodo del traliccio o wafer permette ai composti di ottenere un comportamento meccanico più efficiente, riducendo il peso e ottimizzando le prestazioni della struttura. Questo sarà associato a elementi di giuntura a semi anello e micro punta appositamente progettati per facilitare la produzione di una struttura a traliccio non regolare innovativa e ridurre il peso dell'aereo. Il fine ultimo del progetto è sviluppare nuovi aerei di medie dimensioni. Sebbene i principali produttori si stanno concentrando sulla creazione di aerei che siano il 20% più efficienti e più grandi, la realtà è che il mondo è saturo per quanto riguarda i grandi aeroporti. La crescita degli aeroporti è limitata dallo spazio e dalla capacità aerea. Il prezzo dei carburanti non è l'unica nuvola nera all'orizzonte. Le ulteriori tasse e normative, per es. quelle riguardanti le questioni ambientali, (principalmente il rumore e le emissioni di CO2 e NOx), mettono ancora più sotto pressione le compagnie aeree, che a loro volta cercano opportunità per ridurre i costi nei loro bilanci. Le compagnie aeree quindi stanno cercando di far scendere le tariffe di atterraggio negli aeroporti, in alcuni casi minacciando di deviare il traffico verso altri luoghi. La realtà è che il futuro appartiene agli aerei di medie dimensioni che possono servire aeroporti più piccoli a un costo più basso. Gli aeroporti secondari e quelli più piccoli non solo offrono servizi specializzati per vettori low cost, ma anche per altri clienti, per es. l'aviazione d'affari, l'aviazione generale, i cargo e gli aerei militari, che andranno incontro a una forte crescita. È proprio a questi settori che si rivolge questa nuova generazione di aerei di medie dimensioni. La fusoliera è la parte principale del corpo dell'aereo, che contiene l'equipaggio e i passeggeri o il carico. Negli ultimi decenni, gli aerei moderni sono stati fatti di alluminio, anche se recentemente alcuni aeroplani sono stati costruiti con materiali compositi, come il Boeing 787 e l'Airbus A350. La struttura sia della fusoliera che delle ali è fatta essenzialmente di un polimero di fibra di carbonio rinforzata. Il progetto WASIS sta esaminando la sicurezza di questo materiale attraverso simulazioni e test virtuali, sin dalle primissime fasi della progettazione. Il progetto innovativo della sezione della fusoliera sviluppato sarà poi integrato a una tecnologia altamente produttiva di avvolgimento di fibre per ridurre i costi e i tempi di produzione. Saranno costruiti dei campioni per provare come i diversi concetti si incastrano. Il collaudo completo dei campioni sarà applicato per dimostrare il metodo del wafer. Nel primo anno, WASIS ha esplorato l'approccio strutturale del wafer e ha progettato una nuova sezione di fusoliera basata sul Piaggio P180. Questo prototipo di fusoliera era stato progettato per sopportare gli stessi carichi della struttura metallica di riferimento. Le dimensioni sono state inizialmente determinate analiticamente e in seguito sono state fatte simulazioni FEM statiche e dinamiche. Queste sono state fatte per determinare la durezza, gli indici di guasto e il comportamento in situazioni di impatto diverse (come situazioni di atterraggi di emergenza, danni causati dalla grandine o impatti a bassa velocità). Durante questo primo anno inoltre, sono stati progettati e prodotti pezzi dimostrativi da parte dei partner del consorzio per dimostrare la fattibilità di questi processi di produzione (avvolgimento delle fibre e posa del nastro) nella relazione del primo anno. WASIS è attualmente nelle fasi finali del secondo anno. Ci si è occupati di migliorare la progettazione della sezione della fusoliera e il team del progetto ha cominciato a studiare le giunture a micro punta e le bobine che saranno usate sulla struttura per evitare di tagliare le fibre e migliorare il trasferimento del peso dalla struttura metallica alla sezione composta. La progettazione e i primi esperimenti di costruzione delle strutture di collegamento, che saranno l'interfaccia metallica tra la sezione composta e il resto dell'aeroplano, sono stati discussi. Sono stati progettati diversi prototipi su scala minore usando il comportamento in caso di cedimento come criterio di riferimento per la messa in ordine di grandezza. Sono stati progettati prototipi di due diverse dimensioni: uno avrà 1 metro di diametro, mentre un secondo avrà un diametro di 0,5 metri. Sono stati condotti diversi test di valutazione di costruzione per assicurarsi che tutti i concetti potessero essere inclusi nella costruzione di questi prototipi. Sono stati fatti inoltre diversi test per ottimizzare i materiali del mandrino e le prestazioni. Nel corso dell'ultimo anno e mezzo del programma, WASIS costruirà prototipi e comincerà una campagna di collaudo basata su un approccio a blocchi costruiti, per dimostrare efficacemente le prestazioni della struttura e convalidare il progetto sviluppato. Il risultato finale sarà un jet pressurizzato per l'aviazione generale di dimensioni medie con un diametro non superiore ai 3 metri.Per maggiori informazioni, visitare: WASIS http://www.wasis.eu/