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Development and demonstration of materials and manufacturing process for ultra high reliability electric Anti-ice/De-ice thermal layers for high strain rotor blades and helicopter airframe sections

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Un nuovo strato antighiaccio stimola l’innovazione degli aeromobili ad ala rotante

Un rivestimento leggero e riscaldato per le pale dei rotori potrebbe condurre a sistemi di protezione dal ghiaccio sicuri ed efficienti per la prossima generazione di velivoli ad ala rotante.

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La formazione di ghiaccio è un problema importante per la sicurezza dell’aviazione: infatti, tutti i tipi di aeromobili commerciali, ad ala sia fissa che rotante, necessitano di sistemi di protezione dal ghiaccio per volare in sicurezza in ogni tipo di condizione meteorologica. Per i cosiddetti convertiplani, in cui i rotori sono inclinati per diverse fasi del volo, tutto ciò presenta alcune criticità specifiche. «Di solito i velivoli possono lasciare che il ghiaccio si accumuli un po’ sulle pale prima che il pilota attivi il riscaldamento», spiega il coordinatore del progetto NO-ICE-ROTOR Markus Villinger di Villinger GmbH, in Austria, «ma ciò non è possibile con i convertiplani. Quando le pale nella fase di crociera del volo sono inclinate in senso verticale, l’accumulo di ghiaccio è così significativo che rimuovere il materiale congelato è come sparare razzi nella https://cordis.europa.eu/project/id/101007881/it (fusoliera)».

Sistemi antighiaccio per aeromobili ad ala rotante

Sono quindi necessari dei sistemi per garantire che non si formi il ghiaccio: convenzionalmente, ciò si ottiene installando fili metallici che si riscaldano per via elettrica. Tuttavia, poiché le pale dei velivoli ad ala rotante vibrano moltissimo, questo filo di metallo caldo spesso si rompe a causa delle sollecitazioni. Anche il surriscaldamento della pala del rotore rappresenta una potenziale minaccia. «La realtà è che la maggior parte dei sistemi convenzionali di protezione dal ghiaccio non funziona molto bene per i convertiplani», afferma Villinger. Per affrontare questa criticità, Villinger ha sviluppato un sistema di protezione dal ghiaccio basato su rivestimenti riscaldati per via elettrica, che possono essere incorporati nella struttura della pala. Il rivestimento può essere applicato in strati di spessore inferiore a 0,2 mm, il che significa che il peso del velivolo non ne risente. Il rivestimento funziona come uno strato di resistenza elettrica, fornendo un riscaldamento uniforme e su tutta la superficie.

Tecnologia pionieristica dello strato riscaldante

L’obiettivo del progetto NO-ICE-ROTOR, finanziato dall’UE, era di applicare e testare questa tecnologia sulle pale del rotore di un convertiplano avanzato di prossima generazione. Tali velivoli sono ancora in fase di prototipo, ma necessitano di un’efficace protezione dal ghiaccio per poter funzionare a livello commerciale. «Abbiamo incorporato il nostro rivestimento nelle strutture composite dell’aeromobile ad ala rotante per fornire capacità antighiaccio in presenza di carichi e vibrazioni elevati», spiega Villinger. «A tal fine, abbiamo calcolato i requisiti di potenza degli strati riscaldanti e definito l’intervallo di temperatura necessario per mantenere le pale del rotore sempre libere dal ghiaccio.» I test strutturali e ambientali sono stati condotti su oggetti di prova rappresentativi. Il gruppo di ricerca ha inoltre progettato e installato due sistemi di sbrinamento in grado di funzionare indipendentemente l’uno dall’altro, per garantire l’operatività in caso di guasto. Sono state poi testate le capacità di sbrinamento di due dimostratori nel RTA Icing Wind Tunnel di Vienna, dove sono stati eseguiti numerosi test in diverse condizioni e sono stati acquisiti molti dati.

Fattibilità di una nuova protezione dal ghiaccio

I dati raccolti hanno contribuito a sottolineare la fattibilità della nuova tecnologia di protezione dal ghiaccio per i convertiplani, anche negli ambienti più difficili. «Consideriamo questo progetto come il punto di partenza per un ulteriore sviluppo delle tecnologie di protezione dal ghiaccio per i convertiplani», osserva Villinger. «Il rivestimento può essere integrato nei materiali compositi senza generare svantaggi aerodinamici: ciò significa garantire un volo efficiente ad alte velocità di crociera con un basso consumo di carburante e una riduzione del rumore.» Villinger e il suo gruppo ritengono che la tecnologia possa servire non solo per i convertiplani, ma anche per gli elicotteri e i velivoli senza pilota. Attualmente c’è un grande entusiasmo per le potenzialità commerciali degli aerotaxi, che avranno bisogno anch’essi di tecnologie di sbrinamento efficaci per funzionare. «Tutte queste ricerche sono ancora in corso», conclude Villinger. «Stiamo anche iniziando a lavorare su un nuovo tipo di sistema di rilevamento che attiverà automaticamente e in modo affidabile la protezione dal ghiaccio: un ulteriore elemento emerso da questo progetto.»

Parole chiave

NO-ICE-ROTOR, aeromobile ad ala rotante, velivolo, elicottero, volo, fusoliera, sbrinamento, antighiaccio

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