Velivoli più sostenibili grazie ai progressi compiuti nella tecnologia dell’ala laminare
Dato che l’industria globale dell’aviazione è responsabile di quasi il 2,5 % di tutte le emissioni antropogeniche di CO2 e del 12 % di tutte le emissioni di CO2 generate dai mezzi di trasporto nel loro insieme, questo settore sta subendo una pressione crescente per ridurre la propria impronta di carbonio. Uno degli approcci ritenuti più promettenti per diminuire le emissioni, oltre a quello rappresentato dall’impiego di combustibili alternativi come il carburante sostenibile per l’aviazione, prevede l’aumento dell’efficienza degli aeromobili. In effetti, secondo l’Organizzazione per l’aviazione civile internazionale (ICAO), i miglioramenti apportati alle tecnologie per l’aerodinamica, la propulsione e i materiali leggeri sono direttamente collegati alla riduzione delle emissioni generate dai velivoli. Una di tali tecnologie è quella dell’ala laminare, una progettazione di ala che diminuisce l’attrito e la resistenza consentendo al flusso d’aria di scorrere in modo regolare sulle ali dell’aeromobile. «La tecnologia del flusso laminare è considerata la maggior fonte di riduzione della resistenza aerodinamica e risulta quindi promettente per permettere di abbassare in modo significativo il consumo di carburante e le emissioni di CO2», afferma Jochen Wild, ricercatore senior attivo presso l’Istituto di aerodinamica e tecnologie di flusso del Centro aerospaziale tedesco (DLR). Con il sostegno del progetto UHURA, finanziato dall’UE, il DLR ha condotto uno sforzo a livello industriale per far progredire i flap di Krueger. «Questi dispositivi di miglioramento della portanza, che possono essere montati sul bordo d’attacco dell’ala di un velivolo, costituiscono potenzialmente un fattore chiave della tecnologia dell’ala laminare», spiega Wild.
Un insieme di dati estremamente utile
Per iniziare, i ricercatori si sono proposti di qualificare i metodi di simulazione per la previsione del flusso instabile di deflessione dei sistemi ipersostentatori. «L’importanza di questa fase è stata particolarmente cruciale in quanto i flap di Krueger tendono a proteggere parzialmente l’ala dal flusso d’aria, da cui si deduce che non è possibile escludere una significativa perdita transitoria di portanza», dichiara Wild. Poiché non vi erano dati a disposizione che potessero dimostrare la validità delle loro simulazioni, i ricercatori hanno dovuto creare una banca dati a partire dalle prove effettuate in gallerie del vento, per poi raffrontarle con i risultati di tali simulazioni. L’esito di questo sforzo è una fonte unica a livello globale di dati instabili nel regime del flusso a bassa velocità. «Questo set di dati si dimostrerà estremamente utile non solo in vista dei futuri impegni di ricerca sul comportamento aerodinamico dei flap di Krueger, ma anche per la convalida dei metodi di simulazione», sottolinea Wild.
Valutare le caratteristiche critiche del flusso instabile
Avvalendosi di queste informazioni, i ricercatori hanno rivolto la loro attenzione alla scoperta e alla valutazione delle caratteristiche critiche del flusso instabile. «Volevamo comprendere le sensibilità in diversi aspetti della progettazione dell’ala, come ad esempio l’impatto della freccia alare e della velocità di deflessione, i quali potrebbero tutti favorire l’implementazione», osserva Wild. Un’importante scoperta è stata la convalida del fatto che la freccia alare e la tridimensionalità del flusso non amplificano la diminuzione di portanza. «Questa scoperta mette in evidenza il modo in cui i dati sperimentali e di simulazione forniscono una visione molto completa dell’impatto esercitato dal movimento dei flap di Krueger sul velivolo, nonché delle azioni che è necessario intraprendere per garantire la sicurezza dello stesso», aggiunge Wild.
Spianare la strada all’ala laminare
Avendo dimostrato la fattibilità dell’attuale progettazione dei flap di Krueger quale strumento in grado di consentire la realizzazione della tecnologia dell’ala laminare, i ricercatori hanno redatto una serie di linee guida per l’implementazione di tale tecnologia nella progettazione dei velivoli, tra cui varie raccomandazioni per le architetture di sistema. «Il progetto UHURA ha fabbricato con successo la tecnologia di Krueger, aiutando a eliminare alcuni ostacoli che si frapponevano alla sua attuazione», afferma Wild, che conclude: «Sono convinto del fatto che, così facendo, abbiamo contribuito a spianare la strada alla possibilità di veder volare un’ala laminare su un aeromobile da trasporto del futuro.»
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