Progettazione innovativa delle fusoliere per velivoli sicuri ed ecologici
L’aeronautica è una risorsa fondamentale per il futuro dell’Europa, ma l’industria sta attualmente affrontando alcune sfide per rendere gli aeromobili più convenienti, sicuri, ecologici e silenziosi. Allo stesso tempo, il settore aeronautico deve soddisfare la domanda, che sarà probabilmente triplicata nei prossimi 20 anni. Il progetto WASIS (Composite fuselage section wafer design approach for safety increasing in worst case situations and joints minimizing) è nato per affrontare questa sfida mediante la progettazione di una nuova struttura di fusoliera che incorpora molte caratteristiche di risparmio dei costi. L’obiettivo principale dei ricercatori riguarda lo sviluppo di una fusoliera più rigida grazie alla sostituzione delle strutture di alluminio con un design reticolare fatto interamente di materiali compositi. I membri del team hanno lavorato su una struttura di fusoliera in materiale composito fondata sul concetto di irrigidimento mediante reticolo (wafer), il quale ottimizza le proprietà geometriche e di massa delle zone di transizione relative alle giunzioni strutturali della fusoliera. Elementi di giunzione appositamente progettati (semi-anelli e micro-perni) consentono aperture nella struttura. Di conseguenza, solo le fibre del rivestimento della fusoliera vengono tagliate, mentre la travatura reticolare rimane continua. Fatta eccezione per giunzioni più affidabili e mancato spreco di materiale composito costoso, questi micro-perni migliorano anche il trasferimento di carico dai metalli ai materiali compositi. Il design dell’innovativa sezione di fusoliera è stato accoppiato con l’efficiente tecnologia di avvolgimento dei filamenti per ridurre tempi e costi di produzione. Test virtuali hanno ridotto il numero di prototipi necessari, risparmiando così materiale aggiuntivo. Ѐ stata progettata la lavorazione con speciali strumenti allo scopo di automatizzare completamente il complesso processo produttivo. Il rivestimento, la travatura e gli elementi di giunzione incorporati sono stati prodotti in un unico processo, formando una fusoliera di un unico pezzo. I ricercatori hanno valutato la sicurezza del polimero rinforzato con fibra di carbonio mediante simulazioni e test a partire dalle primissime fasi di progettazione, per assicurare che la struttura possa resistere meglio ai carichi accidentali. Inoltre, è stato studiato il comportamento vibro-acustico. WASIS offre un’opportunità unica per combinare gli attuali materiali compositi con la produzione automatizzata, che insieme contribuiscono a ottenere telai di aerei più forti e leggeri. Ciò ridurrà il consumo di carburante e lo spreco dei costi di produzione. Nel frattempo, i nuovi design renderanno le riparazioni più semplici. Tali innovazioni sosterranno l’industria europea.
Parole chiave
Fusoliera, aerei, materiali compositi, strutture reticolari, struttura a wafer, avvolgimento di filamenti, strutture a griglia irrigidita
