Nuovi strumenti accelerano la progettazione di velivoli più efficienti e silenziosi
Clean Sky 2 è il più grande programma di ricerca incentrato sull’aviazione mai avviato in Europa. Questo programma intende velocizzare gli sviluppi tecnologici e accorciare i tempi di commercializzazione di soluzioni nuove e più pulite collaudate su dimostratori in scala reale, contribuendo così a ridurre nettamente l’impronta ambientale dell’aviazione. Gli ultimi sviluppi tecnici si sono concentrati sul conseguimento di sistemi di trasporto intelligenti, ecologici e integrati per raggiungere gli obiettivi stabiliti dall’UE tesi ad attenuare rispettivamente del 75 % le emissioni di CO2 e del 65 % il rumore. La valutazione più precisa dell’impatto ambientale di tecnologie di motori innovative ne implica l’integrazione nel velivolo concettuale. Eppure, lo sviluppo di prodotti aeronautici è un processo complesso, che chiama in causa requisiti e vincoli sull’intero sistema del velivolo e sui suoi singoli componenti, compresi i motori. «L’integrazione del modello di motore nei flussi di lavoro iterativi di progettazione di velivoli ha costituito un ostacolo notevole nel processo di progettazione efficiente ed economica per le aziende produttrici di velivoli», osserva Fabrizio Nicolosi, coordinatore del progetto ADORNO, finanziato dall’UE.
Intensificare gli sforzi per abbattere l’impatto ambientale dei velivoli
Il progetto ADORNO è stato istituito per fornire strumenti di stima rapida e affidabile degli agenti inquinanti e delle emissioni sonore dei velivoli in fasi differenti delle missioni. Il nuovo modello di velivolo flessibile contribuisce a definire i requisiti per la piattaforma del motore per quanto riguarda spinta e prelievo di elettricità in diverse configurazioni di potenza e condizioni di volo. «Il nostro modello di velivolo con interfaccia motore integrata è determinante per offrire prodotti aeronautici innovativi e in continua evoluzione in modo efficiente in termini di tempo e costi. In questo modo, si agevola inoltre l’interazione tra motore e progettisti di velivoli», osserva Mario Di Stasio, ricercatore coinvolto nel progetto ADORNO.
Trovare un equilibrio tra velivolo e modelli di motore
Le aziende produttrici di motori sono responsabili della progettazione del motore, e i progettisti delle fusoliere, come Boeing e Airbus, di solito adeguano la progettazione dei velivoli al motore. Esiste una folta schiera di strumenti per la progettazione di velivoli che aiuta a stabilire gli elementi che forniscono le migliori prestazioni al velivolo, come ad esempio un consumo minore di carburante, oppure per definire la velocità e l’altitudine richieste per il trasporto di un determinato numero di colli. Tuttavia, cosa succede se un motore a basso consumo di carburante risulta più grande o più pesante quando viene montato sul velivolo? «Il progetto ADORNO ha lavorato a un approccio diverso che verte sull’ottimizzazione del velivolo e dei modelli di motore. L’idea è trovare la combinazione migliore tra motore e velivolo, e capire i vantaggi concreti derivanti dal montaggio di un nuovo motore su un velivolo datato», spiega Nicolosi. Sulla base dei requisiti relativi alla spinta e al prelievo di elettricità risultanti dai modelli di velivoli di ADORNO, l’azienda MTU Aero Engines ha progettato un nuovo motore a turboventola ad altissimo rapporto di diluizione. L’Università di Napoli Federico II ha eseguito la sottoselezione tra diversi modelli di motore utilizzando fattori commerciali sul consumo di carburante. Sono stati monitorati il consumo di carburante e le emissioni a livello di velivolo in presenza di parametri variabili e differenti del motore, tra cui il consumo di carburante specifico, il peso a secco, il diametro massimo della navicella e la lunghezza dei cofani della navicella. È possibile servirsi di questi fattori commerciali in progetti differenti che si occupano di configurazioni analoghe di velivoli. I partner del progetto hanno inoltre progettato un’applicazione autonoma per prevedere il rumore. Questo strumento si può integrare facilmente con gli strumenti di analisi esterna per valutare il condizionamento reciproco tra rumore ed emissioni. «ADORNO ha adottato un approccio di ottimizzazione integrato per la progettazione di velivoli e motori fin dalle prime fasi di progettazione, favorendo così gli obiettivi di riduzione delle emissioni del settore dell’aviazione. I nostri strumenti miglioreranno la competitività delle aziende produttrici di motori in Europa, accorciando i tempi di commercializzazione di nuovi prodotti aeronautici», conclude Nicolosi.
Parole chiave
ADORNO, velivolo, motore, rumore, modello di velivolo, consumo di carburante, fattori commerciali, Clean Sky 2
