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Development of Integrated MEasurement Systems

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Un sistema di monitoraggio strutturale di bordo migliore per gli aerei passeggeri

Avanzati metodi di collaudo integrati consentono ora di monitorare le condizioni di un aereo passeggeri in volo allo scopo di individuare difetti, come ad esempio crepe, prima che venga effettuata la consueta ispezione manuale.

Trasporti e Mobilità

Le strutture degli aeromobili vengono ispezionate regolarmente sia nel corso di test a terra, sia durante il funzionamento dei velivoli. Queste ispezioni vengono effettuate manualmente, richiedono una frequente interruzione dei test e sono praticabili solo quando gli aerei non sono in volo, il che comporta un significativo aumento dei costi.

Pronta una tecnologia innovativa per ispezionare i velivoli in tempo reale

Nell’ambito dell’iniziativa Clean Sky 2, un partenariato pubblico-privato tra la Commissione europea e l’industria aeronautica europea, un team di ricercatori attivi nel progetto DIMES, finanziato dall’UE, ha lavorato allo sviluppo di un sistema di misurazione integrato per gli aerei passeggeri. Questo sistema monitora in volo la condizione di una struttura facente parte della cellula di un aeromobile e rileva danni o difetti, come crepe o delaminazioni, che la interessano. Eann Patterson, il coordinatore del progetto DIMES, spiega: «Il nostro sistema è in grado di monitorare in modo continuativo la condizione di determinate regioni di una struttura in tempo reale durante lo svolgimento dei test a terra e, potenzialmente, in volo.» Esso può individuare indicazioni di danni in una fase di sviluppo di gran lunga precedente a quanto avviene nell’ambito di un’ispezione manuale.

La dimostrazione dei vantaggi offerti dalla tecnologia avanzata

Il sistema di DIMES ha riscosso successo nella realizzazione di test a terra in scala reale su una parte della fusoliera presso la sede di Airbus a Tolosa, in Francia, e su un’ala nella sede della stessa società a Filton, nel Regno Unito. «Abbiamo integrato sensori puntiformi di deformazione tradizionali, sotto forma di misuratori della resistenza elettrica, con sensori ottici più avanzati, tra cui reticoli di Bragg in fibra, imaging a infrarossi e correlazione digitale delle immagini», spiega Patterson. Tutti questi sensori vengono monitorati a livello locale mediante l’utilizzo di computer delle dimensioni di una carta di credito, accessibili in remoto allo scopo di controllare i dati ricavati. I costi, i requisiti energetici, il volume e il peso del sistema integrato sono sufficientemente contenuti da renderne fattibile l’implementazione a bordo di un velivolo.

Un sistema di installazione in remoto fa la sua comparsa durante la pandemia

Il team ha prodotto uno schema di progettazione del sistema in meno di quattro mesi. Un anno dopo, data la necessità di chiudere i laboratori del progetto determinata dalla pandemia, il team è riuscito a installare un primo prototipo funzionante in una parte di un’ala di un velivolo in un banco di prova presso Empa, il Laboratorio federale di prova dei materiali e di ricerca di Zurigo, in Svizzera. Si è trattato di un grande risultato. «Sebbene la pandemia abbia causato ritardi nel progetto, soprattutto per quanto riguarda le dimostrazioni effettuate nei siti di Airbus, essa ha anche stimolato lo sviluppo di un sistema di installazione in remoto che ha consentito ai membri del nostro team in Svizzera e nel Regno Unito di guidare in tempo reale il montaggio del nostro sistema di misurazione integrato all’interno della cabina di pilotaggio di un velivolo Airbus a Tolosa», aggiunge Patterson. Il successo di questo progetto è stato da una parte costruito sul rapporto a lungo termine che si è sviluppato tra i partner e Airbus e dall’altra su progetti precedenti, tra cui INSTRUCTIVE, realizzato nell’ambito di Clean Sky 2, che ha consentito di compiere progressi significativi nella tecnologia di misurazione a infrarossi. Inoltre, un programma di dottorato finanziato dall’Engineering and Physical Sciences Research Council del Regno Unito e da Airbus ha permesso di creare nuovi algoritmi per l’elaborazione delle immagini allo scopo di individuare le indicazioni di danni. Sul lungo periodo, è probabile che si verifichi un cambiamento nella metodologia verso la realizzazione di ispezioni delle strutture dei velivoli basate sulle condizioni che consentiranno agli attuali test a terra di essere effettuati 24 ore su 24, 7 giorni su 7, permettendo di risparmiare all’incirca 3 mesi ogni 12 di collaudi. «Ciò contribuirà a ridurre i tempi di sviluppo dei nuovi aeromobili», conclude Patterson.

Parole chiave

DIMES, aeromobile, test, ispezione, sistema di misurazione, sensori, monitoraggio

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