Mantenimento del flusso laminare mediante rivestimenti anti-contaminazione Le emissioni del settore aeronautico contribuiscono ai cambiamenti climatici ed è previsto che aumenteranno con la crescita del volume del trasporto aereo. La speranza dei ricercatori europei è realizzare aerei più efficienti in termini di consumo attraverso la progettazione all’avanguardia di aeromobili innovativi. Trasporti e Mobilità © MateriaNova In aviazione, con il termine attrito vengono indicate le varie forze che si oppongono al moto dell’aereo nell’aria. L’attrito può essere causato dall’alterazione del flusso d’aria dovuta a imperfezioni della superficie e della verniciatura, tra cui insetti morti o sporcizia che aderiscono alla superficie degli aeroplani. Per prevalere su questa resistenza, l’aereo deve produrre forze opposte per mezzo dei propri motori, il che comporta sostanzialmente un maggior consumo di carburante. Nuove tecnologie di rivestimento con proprietà anti-contaminazione Nel corso degli anni, sono stati proposti vari approcci, tra cui l’impiego di rivestimenti per ridurre la contaminazione da insetti e mantenere il flusso laminare, ma i problemi legati alla mancanza di durata di questi rivestimenti di adesione li rendono inadeguati. La proposta del progetto CHOPIN, finanziato dall’UE, è sviluppare rivestimenti idrofobici od onnifobici molto duraturi, dotati di proprietà anti-contaminazione, da applicare su substrati all’avanguardia e in particolare su quelli per il controllo del flusso laminare ibrido (HLFC, hybrid laminar flow control). «Il nostro obiettivo era quello di affrontare l’attrito aerodinamico e il consumo di carburante degli aeromobili attraverso nuove soluzioni di rivestimento sostenibili», spiega Mireille Poelman, coordinatrice del progetto. I ricercatori hanno testato varie formulazioni e tecnologie di rivestimento, tra cui le tecniche di deposizione di plasma, rivestimenti sol-gel, rivestimenti ionogel e spruzzatura a secco. Lo sviluppo e l’ottimizzazione dei rivestimenti si sono basati su criteri specifici, quali aderenza, durezza, impatto, resistenza al calore e ai graffi, erosione e capacità di detersione. I rivestimenti sono stati selezionati in laboratorio dapprima sull’acciaio inossidabile e poi sul titanio microforato, ovvero il substrato utilizzato per il controllo del flusso laminare ibrido. I rivestimenti più promettenti (sol-gel e ionogel) sono stati selezionati su scala di laboratorio in base alle loro proprietà di resistenza alla contaminazione e facilità di pulizia, oltre che di durata nel tempo. Le loro prestazioni sono state poi ulteriormente testate in ambienti di simulazione (galleria del vento) e in condizioni reali (droni). Le prestazioni dei rivestimenti sono state messe a confronto con una superficie non rivestita e con un rivestimento di deposizione fisica in fase di vapore, che viene applicato per aumentare la resistenza all’erosione delle superfici in titanio. I rivestimenti selezionati hanno mostrato un’adesione ridotta dei residui di insetti sulla superficie, confermando così i vantaggi derivanti dall’utilizzo di tali rivestimenti al fine di contenere l’accumulo di questi detriti durante le operazioni di volo. Prospettive e direzioni future del progetto CHOPIN «Nel contesto dei cambiamenti climatici, CHOPIN è stato concepito per contribuire all’obiettivo di ridurre il consumo di carburante da parte dell’industria aeronautica, con lo sviluppo e la convalida di nuove strategie di rivestimento durature», sottolinea Poelman. I ricercatori hanno esaminato varie strategie di rivestimento e valutato il loro impiego potenziale per applicazioni all’avanguardia, con particolare attenzione all’aspetto anti-contaminazione. L’industria aeronautica avrà la possibilità di avvalersi, oltre che dei diversi protocolli di test sviluppati, delle conoscenze acquisite sulle proprietà di adesione/anti-adesione e sulle tecnologie di schermatura. I risultati conseguiti dal progetto CHOPIN hanno spianato la strada a opportunità future di finanziamento e sviluppo. I partner di CHOPIN sono coinvolti nel progetto di follow-up STELLAR che si propone di sviluppare soluzioni anti-contaminazione per il flusso laminare naturale, sulla base di una comprensione approfondita dell’interazione tra residui di insetti e superficie. I test iniziati da CHOPIN saranno ulteriormente analizzati nel progetto STELLAR, fornendo ulteriori indicazioni sull’utilizzo dei test nella galleria del vento per valutare le proprietà anti-contaminazione dei rivestimenti. Parole chiave CHOPIN, rivestimento, anti-contaminazione, insetto, consumo di carburante, aviazione, attrito aerodinamico
