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Design, test, and manufacturing of robust fluidic actuators

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Tecnologia di controllo del flusso per aeroplani di nuova generazione

L’impatto ambientale del volo, l’incombente tassa sulle emissioni di CO2 e le argomentazioni a favore del porre fine all’esenzione fiscale del carburante per aeromobili richiedono nuove tecnologie rivoluzionarie. Per far fronte a queste sfide, un’iniziativa dell’UE ha sviluppato un efficiente attuatore a fluido.

TRASPORTI E MOBILITÀ

TECNOLOGIE INDUSTRIALI

© DECOROUS

L’installazione di ventole UHBR (a rapporto di diluizione ultra elevato) è un modo per affrontare questioni di tipo ambientale e fiscale per quanto riguarda il carbonio e il combustibile per aviogetti. Tuttavia, la loro installazione entra in contrasto con l’integrazione locale di dispositivi meccanici ipersostentatori al bordo dell’ala. Le grandi carlinghe (alloggiamento che generalmente contiene motori o altre attrezzature in un aeromobile) dei motori UHBR devono essere installate vicino all’ala per fornire un’altezza dal suolo sufficiente senza aumentare le dimensioni del carrello di atterraggio di un aeromobile. Di conseguenza, l'aletta ipersostentatrice si scontrerebbe con la carlinga quando si apre, risultando nella necessità di un ritaglio dell'aletta, la frazione dell’apertura alare sopra il motore in cui non sono installate alette. Ciò lascia regioni dell’ala non protette da un’aletta e facilmente staccabili, con angoli di incidenza molto più bassi rispetto alle restanti sezioni di ala. È in queste regioni in cui il controllo attivo del flusso (AFC) può fungere da attivatore poiché ritarda la separazione locale ad angoli di attacco più elevati, aumentando così il sistema generale ipersostentatore.

Verso sistemi di attuatori dell’AFC all’avanguardia

La corretta applicazione dell’AFC richiede la disponibilità di attuatori AFC robusti e affidabili. Il progetto DECOROUS, finanziato dall’UE, si è concentrato sullo sviluppo di tali attuatori, vale a dire un sistema di attuatori a fluido a due fasi, senza parti mobili, da utilizzare nelle applicazioni AFC alla giunzione ala-pilone di aerei di linea civili. «Questo aprirà la strada ai motori UHBR», afferma il coordinatore, il dott. Matthias Bauer. «Basato sulla tecnologia ricercata in progetti precedenti, DECOROUS va ben oltre il loro scopo includendo i reali vincoli degli aeromobili e le condizioni ambientali difficili e considerando le discipline al di là dell’aerodinamica». I partner del progetto hanno sviluppato, prodotto e convalidato un attuatore a getto pulsato su piccola scala (PJA). Questo è stato quindi integrato in un modello di galleria aerodinamica in scala 1:13.6 per test criogenici che coinvolgono il controllo del flusso alla giunzione tra ala e pilone. Ciò è stato fatto per quantificare l’efficienza del tentativo di controllo del flusso. Hanno ottimizzato la tecnologia AFC, tenendo conto di aspetti quali l’aeroacustica e l’integrazione. Il team ha inoltre sviluppato e convalidato un PJA su vasta scala per l’integrazione all’interno di un aeromobile Airbus 320 di prova in volo. «Il suo riuscito sviluppo non solo ha rispettato i requisiti aerodinamici, ma ha anche considerato l’infrastruttura complessiva degli aeromobili, le emissioni sonore e il monitoraggio della salute del sistema», osserva il dott. Bauer.

Avanzamento della progettazione e dell’integrazione dell’attuatore AFC

Sviluppando un attuatore di controllo del flusso su scala molto piccola senza componenti mobili o elettrici, i ricercatori sono stati in grado di rendere possibile il collaudo della tecnologia AFC in condizioni criogeniche con il modello in scala. Hanno condotto un’analisi costi-benefici dell’AFC applicata a un aereo di linea civile e hanno individuato potenziali ostacoli sulla strada. Il team di DECOROUS ha affrontato aspetti della tecnologia AFC non approfonditi in precedenza. La ricerca sull’aeroacustica ha rivelato notevoli fonti di rumore che potrebbero influire sul comfort dei passeggeri. I membri del team hanno proposto soluzioni a questo problema e hanno studiato inoltre l’integrazione degli attuatori AFC nell’ambiente generale dell’aeromobile, individuando le modifiche necessarie per l’installazione dei componenti richiesti su un aeromobile di prova in volo. Il dott. Bauer aggiunge: «Tutto questo lavoro ha portato la tecnologia AFC sul punto di essere lanciata sul mercato». «Grazie a DECOROUS, l’industria aeronautica europea è ora in grado di utilizzare l'AFC come strumento per progettare aeromobili civili ecologici ed economici di nuova generazione, sostenendo al contempo la crescita del settore», conclude il dott. Bauer.

Parole chiave

DECOROUS, AFC, aeromobile, controllo di flusso, attuatore AFC, aletta ipersostentatrice, UHBR, PJA

Informazioni relative al progetto

ID dell’accordo di sovvenzione: 715796

  • Data di avvio

    1 Giugno 2016

  • Data di completamento

    31 Maggio 2019

Finanziato da:

H2020-EU.3.4.5.1.

  • Bilancio complessivo:

    € 388 750

  • Contributo UE

    € 388 750

Coordinato da:

NAVASTO GMBH