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Efficient, Modular and LigthWeight Electromagnetic Induction Based Ice Protection System

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Un nuovo concetto di protezione dal ghiaccio per gli aeromobili attira l’interesse

La formazione di ghiaccio sui componenti degli aeromobili è un problema serio che aumenta l’attrito e compromette la portanza, con effetti significativi che si verificano anche con uno strato di ghiaccio molto sottile. La ricerca finanziata dall’UE sta sviluppando una tecnologia completamente nuova per affrontare la sfida con un minore consumo energetico, una maggiore efficienza e un peso del sistema inferiore.

Trasporti e Mobilità
Tecnologie industriali

I grandi aerei viaggiano a circa 10 chilometri sul livello del mare. A questa altitudine, la temperatura media dell’aria è tipicamente inferiore ai - 50 °C. Anche se logicamente ci si potrebbe aspettare che non ci sia acqua liquida a questa temperatura, si scopre che l’acqua (e altri materiali) può esistere in uno stato liquido di sopraffusione a temperature molto inferiori a 0 °C. Quest’acqua sopraffusa è un fattore chiave per la formazione di ghiaccio negli aeromobili. Il ghiaccio altera la forma del profilo alare e quindi il flusso regolare dell’aria, aumentando la resistenza e impedendo la capacità di creare portanza. Esso può avere conseguenze pericolose. Il finanziamento UE del progetto InductICE ha sostenuto lo sviluppo e la sperimentazione di un sistema di protezione dal ghiaccio unico nel suo genere per le ali in materiale composito.

Un po’ d’acqua sopraffusa può fare un molti danni

La formazione di ghiaccio sugli aeromobili avviene in determinate condizioni quando l’acqua sopraffusa si congela all’impatto con la superficie di un aeromobile. Anche uno strato molto sottile o piccole chiazze di ghiaccio sul bordo d’attacco e sulla superficie superiore delle ali può avere un effetto significativo sull’attrito e sulla portanza e quindi sulla sicurezza dell’aeromobile. Fino a poco tempo fa, esistevano due tipi principali di sistemi di protezione dal ghiaccio: quelli per prevenire la formazione di ghiaccio (anti-icing) e quelli per rimuoverlo, una volta formatosi (de-icing). Gli approcci termici riscaldano la superficie attraverso la resistenza elettrica o reindirizzando una parte dell’aria calda dal compressore del motore. I sistemi meccanici utilizzati per il de-icing separano il ghiaccio per deformazione della superficie su cui si accumula. Più recentemente, alcuni sistemi hanno integrato più di un metodo per proteggere dalla formazione di ghiaccio e per rimuoverlo, una volta formatosi.

L’ultimissima novità in fatto di protezione del ghiaccio

InductICE ha perseguito una soluzione completamente nuova, come spiega la coordinatrice del progetto, Irma Villar: «La soluzione InductICE utilizza l’induzione elettromagnetica per riscaldare una sottile rete metallica integrata nelle ali composite di un aereo. Questo riscaldamento senza contatto applicato direttamente nello strato esterno dove si crea il ghiaccio migliora significativamente l’efficienza rispetto alla conduzione del calore attraverso i vari strati compositi o il reindirizzamento del calore del compressore». Inoltre, poiché il sistema non fa parte della struttura dell’ala stessa, i costi di manutenzione sono ridotti e, rispetto a una soluzione meccanica, non c’è affaticamento meccanico nella struttura. Villar continua: «Oltre a valutare l’efficienza di ogni modulo, abbiamo anche valutato l’impatto globale dell’installazione della tecnologia. Abbiamo progettato il sistema sulla base del compromesso tra il peso dell’installazione e il consumo energetico medio/di picco della tecnologia di de-icing/anti-icing».

Una nuova idea è in pista per il decollo

Un concetto completamente nuovo nella tecnologia di protezione dal ghiaccio, il sistema di induzione elettromagnetica è stato sottoposto a prove significative e faticose in una galleria del vento ghiacciata che hanno portato a una serie di modifiche al prototipo. Il bordo d’attacco dell’ala, con la sua forma concava, ha creato una sfida nella geometria delle bobine d’induzione. Infatti, le modifiche alla progettazione, la produzione e il collaudo sono stati un processo completamente manuale. Con l’avanzamento del team nel livello di preparazione tecnologica del sistema, i molteplici vantaggi di InductICE promettono una maggiore sicurezza per i passeggeri e una maggiore competitività per l’aviazione dell’UE.

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