Un passo più vicini agli aerogiri puliti, verdi e ad alta velocità del futuro
Nelle tipiche missioni svolte mediante aerogiri, come le emergenze mediche e le operazioni di ricerca e salvataggio, il tempo è un fattore cruciale che richiede l’utilizzo di elicotteri ad alta velocità. L’aumento dell’inviluppo di volo verso velocità di crociera più elevate sarebbe quindi un’importante innovazione nel campo degli aeromobili ad ala rotante, un prerequisito del progetto FURADO, finanziato dall’UE.
Un banco di prova per aerogiri di nuova concezione
Clean Sky 2, il più ampio programma di ricerca aeronautica di sempre, è dedicato alla realizzazione di dimostratori di aeromobili completi e integra tecnologie in configurazioni sostenibili e innovative. Sono attualmente in fase di pianificazione due tipi di aerogiri molto diversi, uno dei quali si chiama RACER (acronimo inglese di Rapid And Cost-Effective Rotorcraft, ovvero aerogiro rapido ed economico). Esso combina un rotore con una struttura complementare di propulsione, solitamente motori o eliche aggiuntivi a reazione. L’immissione di aerogiri ad alta velocità nel mercato degli aerogiri ad uso civile promette svariati vantaggi in confronto ad aerogiri di concezione standard. Queste innovazioni si traducono direttamente nel raggiungimento della leadership industriale in Europa. FURADO ha contribuito direttamente allo sviluppo del dimostratore di RACER, che combina i vantaggi offerti dalle caratteristiche degli aeromobili ad ala fissa e ad ala rotante. Esso consente un volo orizzontale rapido ed efficiente ed è in grado di effettuare il decollo e l’atterraggio corto o verticale. Data la sua elevata velocità di crociera, una delle principali sfide associate allo sviluppo del dimostratore è stata l’efficienza aerodinamica, un fattore che riduce inoltre il consumo di combustibile e la generazione di emissioni. Le carenature della testa del rotore possono ridurre significativamente la resistenza aerodinamica. «Dotare i componenti strutturali della testa del rotore nel loro insieme di una carenatura integrale è un’operazione che fornisce notevoli potenzialità di riduzione della resistenza», osserva Patrick Pölzlbauer, lo scienziato responsabile del progetto. «FURADO contribuisce al miglioramento delle prestazioni raggiunte da elicotteri efficienti, veloci e a basso impatto grazie a un concetto di carenatura integrale della testa del rotore che applica avanzati metodi di progettazione e dinamica dei fluidi computazionale».
Ottimizzare l’aerodinamica in modo automatico
I partner del progetto hanno creato un versatile strumento di ottimizzazione che consente uno sviluppo della forma aerodinamica completamente automatizzato grazie a simulazioni nel campo della dinamica dei fluidi computazionale. Essi hanno definito un flusso di lavoro per l’ottimizzazione della progettazione aerodinamica delle carenature volte a rivestire la testa del rotore e l’hanno applicato con successo allo sviluppo della carenatura integrale di RACER. Il team di FURADO ha poi concentrato l’attenzione sul pre-sviluppo di potenziali configurazioni di carenatura integrale per la testa del motore. La squadra ha dato priorità all’ottimizzazione preliminare della progettazione aerodinamica di diversi componenti, quali il manicotto della pala e la carenatura del pilone e della copertura superiore del rotore per i voli di crociera. La seguente fase di sviluppo ha previsto il perfezionamento dell’ottimizzazione aerodinamica delle configurazioni di carenatura integrale per la testa del motore che, sulla base dell’effetto di rotazione del rotore, si erano dimostrate promettenti. In questa fase, il team si è inoltre occupato della valutazione del rischio aerotermico associato con tali configurazioni. A tal fine, i membri del team hanno approfondito il flusso esterno e quello interno dell’elicottero attraverso il piano superiore di RACER. La carenatura di nuova concezione sviluppata da FURADO è stata raffrontata all’attuale carenatura per il manicotto della pala di RACER, mettendo in luce una riduzione della resistenza pari al 5 % e un aumento della portata del 24 % sulla sola testa del rotore, con le pale troncate. Infine, la squadra ha integrato i pacchetti software sviluppati nel flusso di lavoro e ha istituito una banca dati esaustiva per la progettazione e l’analisi della carenatura integrale volta a rivestire la testa del rotore. «FURADO ha consentito di compiere progressi nella realizzazione di concetti di carenatura integrale per le progettazioni degli aerogiri futuri e i risultati saranno molto preziosi al fine di facilitare il compito dell’industria degli elicotteri di supportare nuove soluzioni per veicoli particolarmente efficienti in termini di consumo di combustibile, emissioni e rumore», dichiara Pölzlbauer, che conclude: «Tutti gli sforzi di riduzione della resistenza avranno ripercussioni significative sui nuovi sviluppi nell’industria degli aerogiri».
Parole chiave
FURADO, carenatura, aerogiro, aerodinamica, elicottero, testa del rotore, RACER, trasporto aereo
