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Modelling of Adaptive Wing Structures

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Modellare le strutture delle ali adattative

Gli ingegneri aerospaziali hanno da sempre considerato l’aeroelasticità un ostacolo insormontabile che rendeva inevitabile la progettazione di strutture di aeromobili rigide e pesanti. Un progetto finanziato dall’UE ha offerto importanti suggerimenti per la creazione di strutture adattative in grado di ottimizzare le prestazioni aerodinamiche delle ali.

Tecnologie industriali

Nonostante gli straordinari progressi tecnologici degli ultimi decenni compiuti nel settore della progettazione dei velivoli, le ali rimangono tuttora componenti essenzialmente rigidi. Finora i ricercatori si sono concentrati soprattutto sull’ottimizzazione delle ali fisse in assetto crociera, vale a dire la condizione in cui l’aereo segue una traiettoria piana e rettilinea in volo. Idealmente, gli aeromobili dovrebbero modificare la propria forma o svergolare a diverse velocità specialmente in fase di decollo e atterraggio. Il progetto MAWS (Modelling of adaptive wing structures), finanziato dall’UE, ha sviluppato uno strumento matematico basato su modelli di ordine ridotto della struttura delle ali rivolgendo un’attenzione particolare al miglioramento delle prestazioni aerodinamiche di tali componenti. Partendo da queste premesse, gli scienziati hanno adottato una metodologia basata sulla progettazione inversa allo scopo di determinare la distribuzione della rigidità sull’ala e, di conseguenza, della struttura interna. Questo strumento ha inoltre consentito agli esperti di individuare le dimensioni e la posizione stabilite delle strutture adattative e degli attuatori. Nello specifico, sono stati utilizzati metodi basati su pannelli per la modellazione della forma aerodinamica delle ali in diversi momenti dell’inviluppo di volo. L’obiettivo finale consisteva nell’ottenere la deviazione aeroelastica desiderata su un’ala con il minor peso possibile. Per facilitare la progettazione di un’ala a geometria variabile, gli scienziati hanno utilizzato i concetti di longherone rotante, longherone mobile e rivestimento di longherone mobile, vale a dire strutture adattative in grado di modificare la propria rigidità flessionale e torsionale, nonché la posizione del centro di taglio della sezione dell’ala. Il gruppo di lavoro ha osservato che, anche durante voli a bassa velocità, i dispositivi adattativi sono in grado di assumere le forme aerodinamiche stabilite su tutte le parti coinvolte nell’inviluppo di volo. Tuttavia, la variazione minima della forma delle ali era necessaria solo in caso di utilizzo sia del concetto di struttura adattativa sia del concetto di ali asimmetriche. Le tecnologie di modellazione ideate nell’ambito dell’iniziativa MAWS per le strutture aeroelastiche contribuiscono al soddisfacimento dei rigidi requisiti sanciti dal Consiglio consultivo per la ricerca aeronautica in Europa. I dispositivi adattativi garantiscono non solo una riduzione del consumo di carburante degli aeromobili, ma anche un contenimento delle emissioni acustiche. Questi strumenti consentiranno agli ingegneri di realizzare modelli di aerei più competitivi, contribuendo in tal modo al rafforzamento del settore aerospaziale europeo.

Parole chiave

Modellazione, ala adattativa, aeroelastico, prestazioni aerodinamiche, rigidità

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