Un passo in avanti nella simulazione del ghiaccio
Dato che le condizioni favorevoli alla formazione di ghiaccio rappresentano uno dei maggiori rischi per i motori aeronautici e per la sicurezza dei viaggi aerei, la procedura di certificazione è a dir poco ardua persino per i motori aeronautici di altissima tecnologia. Prima che un nuovo motore sia utilizzato per spingere un aereo a reazione dal punto A al punto B, esso deve per prima cosa soddisfare una rigorosa procedura di certificazione. Parte di questo processo multilivello prevedere il fatto di essere certificato per l’utilizzo in condizioni favorevoli alla formazione di ghiaccio e, dato che il fenomeno della formazione di ghiaccio è così complesso, i test per la certificazione non sono mai semplici. La sfida principale è che, quando si tratta della formazione di ghiaccio e del suo effetto sui motori aeronautici, gli ingegneri dispongono di una capacità di previsione molto limitata. Di conseguenza essi devono fare affidamento su una conoscenza molto frammentata che si basa su precedenti prove sperimentali. Con lo sviluppo della prossima generazione di motori, vi è un bisogno cruciale di un modo per prevedere meglio questi aspetti della formazione di ghiaccio nelle fasi iniziali del processo di progettazione e, in base a queste informazioni, sviluppare sistemi di protezione contro il ghiaccio all’avanguardia. Grazie alle nuove metodologie di simulazione sviluppate dal progetto STORM, finanziato dall’UE, è adesso possibile per gli ingegneri prevedere più facilmente questi aspetti della formazione del ghiaccio. Nello specifico, la soluzione per la simulazione è in grado di fare delle previsioni accurate riguardanti rilascio del ghiaccio, accumulo del ghiaccio con aspetti di ritorno e traiettoria del ghiaccio. In base a questa migliore conoscenza del comportamento dei componenti del motore in condizioni favorevoli alla formazione di ghiaccio, il progetto ha gettato le fondamenta per lo sviluppo di varie tecnologie innovative per la protezione dal ghiaccio. “La ricerca di STORM ha contribuito molto al miglioramento dell’efficienza in termini di costo per i motori futuri e allo sviluppo di un livello più alto di competitività nel settore dei sistemi di protezione dal ghiaccio,” dice Morgan Balland, il coordinatore del progetto. Creare una base di conoscenze Per ciascuna delle tre principali aree di interesse, ossia rilascio del ghiaccio, accumulo del ghiaccio e traiettoria del ghiaccio, i ricercatori hanno raccolto, analizzato e consolidato tutte le informazioni disponibili, creando così un centro di conoscenza completo che può fungere da base per test di simulazione, progettazioni e sviluppo tecnologico. Ad esempio, sulla base di un’accurata revisione della letteratura scientifica, i ricercatori di STORM hanno identificato differenti modi per misurare l’adesione del ghiaccio. “Qui noi siamo stati in grado di introdurre un approccio standardizzato per misurare il rilascio del ghiaccio in base a una selezione di materiali di riferimento e condizioni di test,” spiega Balland. Durante le prove effettuate dal progetto sulla traiettoria del blocco di ghiaccio, i ricercatori hanno identificato cinque forme del ghiaccio che sono rappresentative di tipiche forme di accumulo per l’impiego con motori e velivoli. “Il fatto di possedere queste conoscenze all’inizio della procedura di progettazione permette agli ingegneri di progettare motori aeronautici capaci di resistere a ognuna di queste forme del ghiaccio, invece di basare le loro progettazione sulle ipotesi migliori,” dice Balland. Nuove tecnologie Questa ricerca ha gettato le fondamenta per lo sviluppo di molte nuove tecnologie che mirano a mitigare il rischio legato alla formazione di ghiaccio. Ad esempio, per quanto riguarda la tecnologia dei rivestimenti, i ricercatori hanno sviluppato una scheda di valutazione usando differenti requisiti di impiego. “In parallelo a questo, abbiamo anche creato una lista con i rivestimenti più promettenti in base a precedenti progetti di ricerca e raccomandazioni dei partner,” aggiunge Balland. Per le tecnologie dei sistemi attivi antighiaccio, il progetto ha identificato tre potenziali soluzioni e ha portato a termine con successo il collaudo del loro motore e dei componenti della gondola. Un grande impatto Grazie alla ricerca del progetto, i progettisti dei motori aeronautici hanno adesso accesso a un’ampia banca dati sulle proprietà meccaniche del ghiaccio, tutti compilati in una simulazione convalidata e una procedura standard europea per i test sul rilascio del ghiaccio. Questa include modelli dettagliati del fenomeno del rilascio del ghiaccio e migliori pratiche, oltre ad altre informazioni essenziali. “Avendo a disposizione queste informazioni, assisteremo a una riduzione della fase del progetto teorico per i motori aggiornati e le nuove architetture del motore, in aggiunta a una riduzione del tempo di esecuzione e dei costi per il collaudo di queste progettazioni,” conclude Balland. “Ma ciò che conta di più, questo porterà a motori aeronautici e viaggi aerei più sicuri.”
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