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Support to aerodynamic analysis and design of propellers of a compound helicopter

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Simulazioni aerodinamiche avanzate scatenano il potenziale del nuovo elicottero ad alta velocità «RACER»

L’idea di creare un velivolo che raggiunga la velocità di un aereo ma che possa anche librarsi in volo come un elicottero non è una novità, ma non ha ancora raggiunto la fase commerciale. Il progetto PROPTER, finanziato dall’UE, affronta le problematiche aerodinamiche non comuni che questo concetto pone ai suoi progettisti.

Trasporti e Mobilità

Il processo di progettazione dell’aerogiro è difficile per molte ragioni: migliorare la capacità di sollevamento del carico utile, ridurre il consumo di carburante e aumentare l’autonomia del veicolo. Nel programma di ricerca Clean Sky 2, alcuni progettisti di velivoli stanno apportando gli ultimi ritocchi a un nuovo progetto di elicottero composto che coniuga la spinta in avanti con l’abilità di sollevamento verticale. Il nuovo dimostratore di elicottero colma il divario tra gli elicotteri tradizionali e gli aereomobili ad ala fissa. Chiamato dimostratore di aerogiro composto RACER, è uno dei due dimostratori in fase di sviluppo per la piattaforma innovativa di Clean Sky «Fast Rotorcraft». Ottimizzato per una velocità di crociera di oltre 400 chilometri all’ora (216 nodi), ossia il 50 % più veloce di un elicottero tradizionale, punta a una riduzione dei costi del 25 % per distanza. Manterrà comunque l’agilità e la capacità di librarsi in volo di un elicottero tradizionale.

Scoprire l’aerodinamica per questa complessa configurazione

L’UE ha finanziato il progetto PROPTER per affrontare le complesse interazioni aerodinamiche presentate dall’elicottero composto RACER, al fine di fornire un cambiamento graduale nell’efficienza e nella capacità di velocità dell’aerogiro di nuova generazione. Il progetto è stato realizzato da PROPTER, che è un consorzio tra il Royal Netherlands Aerospace Centre (NLR) e TU Delft, nel quadro definito da Airbus Helicopters. L’elicottero composto è equipaggiato con un gran numero di superfici aerodinamiche che includono il rotore aereo (come quello degli elicotteri tradizionali), le ali a basso rapporto d’aspetto e due eliche installate sulle estremità alari e i piani di coda. Insieme, forniscono le forze e i momenti necessari per crociera, volo a punto fisso e manovre. Le eliche (chiamate anche rotori laterali) sono azionate dagli stessi motori turboalbero che azionano il rotore. «Una comprensione approfondita dei campi di flusso interattivo è fondamentale per il successo dell’elicottero composto», ha osservato Bambang Soemarwoto, scienziato senior di NLR. «I forti campi di flusso interattivo che si creano tra le eliche montate sulle ali, il rotore principale sopraelevato e la cellula devono essere accuratamente quantificati in quanto possono discostarsi in modo significativo dalle caratteristiche dei singoli componenti», ha aggiunto Soemarwoto. PROPTER ha condotto simulazioni al computer ad alta fedeltà su larga scala sfruttando il più avanzato software di fluidodinamica computazionale e la più efficiente struttura di cluster di calcolo ad alte prestazioni disponibili. Il progetto ha rivelato di più sulla fisica del flusso coinvolto e ha prodotto dati numerici molto affidabili attraverso l’uso di ENFLOW, un codice di ricerca sviluppato al NLR in vari programmi di ricerca europei e nazionali. Inoltre, PROPTER si è occupato della progettazione delle eliche per ridurre il consumo di carburante ed eventualmente le emissioni di CO2 e NOx.

L’entusiasmante potenziale dell’elicottero composto

«Per l’aviazione europea, questo velivolo ad ala rotante può rendere possibili voli interurbani come Parigi-Londra o Parigi-Bruxelles in meno di un’ora, con l’ulteriore vantaggio del decollo e dell’atterraggio verticali per l’accessibilità urbana anche su superfici irregolari», ha osservato Soemarwoto. Per i voli di emergenza medica, significa andare più lontano e più velocemente verso chi ne ha bisogno, ampliando l’impronta della missione della «golden hour». PROPTER possiede una conoscenza ben fondata della complessa aerodinamica da prendere in considerazione affinché l’elicottero composto possa essere in grado di fornire questa versatile abilità. Il significato del lavoro di PROPTER è illustrato dal commento di Jean-Michel Billig, ex vicepresidente esecutivo per la ricerca e lo sviluppo di Eurocopter: «Diversi aerogiri composti si sono alzati in volo sin dagli anni ’50, ma nessuno di loro è arrivato sul mercato. Allora perché riprovare adesso? Le capacità di calcolo e di simulazione di oggi ci stanno aiutando molto». L’elicottero composto RACER dovrebbe prendere il volo nel 2020.

Parole chiave

PROPTER, elicottero composto, aerogiro, RACER, Royal Netherlands Aerospace Centre (NLR), fluidodinamica computazionale, calcolo ad alte prestazioni, velivolo ad ala rotante

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