Modellare il carico dinamico degli aeromobili

L’industria aeronautica e la politica dei trasporti richiedono sistemi di trasporto più sicuri e più verdi. I ricercatori dell’UE impegnati nel progetto DAEDALOS hanno assunto un innovativo approccio alla progettazione per le strutture aerospaziali che avrà come risultato una riduzione del peso degli aerei con un corrispondente risparmio di carburante e una riduzione delle emissioni e dei costi operativi.

Tecnologie industriali

Gli attuali standard di progettazione basati su un tradizionale carico statico spesso portano a un peso addizionale e non necessario. Senza un’adeguata comprensione e considerazione dei carichi dinamici, i progetti potrebbero essere persino poco sicuri. Il progetto DAEDALOS(si apre in una nuova finestra) (“Dynamics in aircraft engineering design and analysis for light optimized structures”) ha caratterizzato i carichi dinamici durante il servizio dell’aereomobile. L’incorporazione di effetti di ammortizzazione del materiale, di deformazione dinamica e di isteresi meccanica dovrebbe eliminare l’incertezza e il tradizionalismo delle attuali procedure di certificazione degli aeromobili. La tradizionale pratica di design considera la fusoliera un braccio sul quale viene applicato un carico in modo statico. È un modello estremamente semplificato che presuppone che non sia assorbita energia dalla fusoliera attraverso le strutture del montante, del telaio o del rivestimento. Presuppone che il carico completo si propaghi lungo la fusoliera senza l’attenuazione dall’ammortizzazione strutturale. Questo non è possibile nel sistema reale. Inoltre, la deformazione dinamica può essere molto più grande rispetto alla deformazione statica, il che significa che la fusoliera potrebbe in teoria assorbire più energia senza rompersi sotto un carico più elevato rispetto a quello previsto nel caso statico. Il risultato finale di queste ipotesi è un design più pesante che potrebbe non soddisfare condizioni di carico dinamico della vita reale. DAEDALOS ha sviluppato un modello di jet d’affari di dimensioni medie per l’analisi. L’equipe ha sviluppato un elemento finito completo e modelli ibridi su varie scale. Sono stati sviluppati e attuati vari metodi per valutare la dissipazione dell’energia strutturale per mezzo dell’ammortizzazione. Questi comprendevano un metodo di energia di deformazione oltre a modelli di ammortizzazione di un materiale viscoelastico quasi lineare e un materiale viscoso Maxwell generalizzato. Una rigorosa campagna di collaudi sperimentali ha aiutato lo sviluppo del modello. Il team ha valutato l’ammortizzazione dei materiali di una lega di alluminio e due composti carbonio-resina epossidica a livello del provino usando diverse tecniche. I pannelli e gli involucri rappresentativi di componenti tipici sono stati testati sotto carichi statici e dinamici. Inoltre i componenti sono stati valutati in termini del vantaggio che apportano per quanto riguarda il peso. Mediante i modelli avanzati, gli strumenti di simulazione e i database, il progetto DAEDALOS ha creato una base scientifica per nuovi standard di progettazione e certificazione di velivoli che riflettano la dissipazione di energia durante il carico dinamico. L’analisi dinamica fa parte del processo di progettazione in molti settori dell’industria e i risultati di DAEDALOS potrebbero quindi essere adatti a un’ampia gamma di applicazioni e campi.