Modellizzazione della stabilità degli aeroplani in condizioni di volo estreme Gli scienziati hanno spinto lo stato della modellizzazione degli aeroplani in condizioni estreme. La combinazione tra modelli di flusso e strutturali e il parallelo sviluppo di due tecniche esistenti hanno reso possibile la comprensione degli effetti che conducono a comportamenti instabili. Tecnologie industriali © Thinkstock La progettazione dei velivoli dipende enormemente dalla modellizzazione e dalla simulazione matematica, che si basano a loro volta su una precisa definizione del sistema. L'inviluppo di volo consiste nella gamma di combinazioni dei parametri di volo, quali velocità, altitudine e angolo di attacco in cui il velivolo rimane aerodinamicamente stabile. I fautori del progetto ALEF ("Aerodynamic loads estimation at extremes of the flight envelope"), finanziato dall'UE, hanno esteso i modelli attuali per descriverne accuratamente il comportamento ai limiti dell'inviluppo di volo. Le equazioni di Navier-Stokes mediate alla Reynolds (RANS) del moto del flusso fluido sono importanti per la modellizzazione del flusso d'aria. Mediante l'utilizzo della complessa dinamica computazionale dei fluidi (CFD) o dei metodi RANS, i partner del progetto ALEF sono stati in grado di effettuare simulazioni efficaci di condizioni stabili e instabili e del comportamento degli aeroplani in condizioni estreme, quali ad esempio scenari di velocità transoniche, di velocità in picchiata e di carico eccessivo che richiedono l'utilizzo di superfici di controllo. L'ultimo fattore controlla l'altitudine, la velocità e l'angolo durante i movimenti. Inoltre, mediante un abbinamento tra modelli avanzati di flussi di fluidi e modelli strutturali, il team ha reso possibile l'integrazione di effetti statici e aeroelastici. L'iniziativa ha dimostrato l'abilità dei modelli CFD instabili a passare da metodi lineari a metodi ad alta fedeltà per una maggiore precisione nella previsione di effetti aeroelastici. Gli esperti hanno inoltre apportato un contributo importante nel campo dei modelli surrogati, chiamati anche modelli delle superfici di risposta, estendendo la tecnica della decomposizione ortogonale propria (POD) per rendere conto dell'utilizzo di superfici di controllo e della deformazione strutturale. È stato dimostrato che i modelli così ottenuti rappresentavano un'alternativa rapida alla CFD. I ricercatori hanno inoltre evidenziato la potenziale capacità di un altro strumento di modellizzazione di surrogati instabili, ovvero i risolutori lineari nei domini delle frequenze, di catturare un fenomeno di vibrazioni aeroelastiche pericolose osservato a volte con l'aumento del flusso d'aria. L'applicazione a casi di prova industriali ha dimostrato la superiorità della CFD del progetto ALEF e dei metodi di modellizzazione dei surrogati rispetto all'attuale stato dell'arte. L'iniziativa ha pertanto apportato un enorme contributo alla modellizzazione aerodinamica per la progettazione di aeroplani nelle condizioni estreme di un inviluppo di volo. I risultati potenziali di tali studi sono rappresentati da un miglioramento dell'analisi dei rischi e dalla costruzione di aeroplani più sicuri, uniti ad un maggior vantaggio competitivo per l'industria aerospaziale europea.
