Trasformare in una realtà l’aeromobile elettrico in materiale composito
I costruttori di aeromobili di oggi, insieme alla loro catena di approvvigionamento, sono concentrati sulla diminuzione del consumo energetico, sul miglioramento della sicurezza e sulla riduzione delle emissioni. «Per ottimizzare le prestazioni sia della generazione presente che di quella futura degli aeromobili, molti costruttori si stanno indirizzando verso l’aeromobile elettrico in materiale composito (CEA, Composite Electrical Aircraft)», afferma Jean-Philippe Parmantier, coordinatore per l’UE del progetto EPICEA, finanziato dall’UE e dal Canada. «Si tratta essenzialmente di aeromobili per altitudini elevate e grandi distanze, fabbricati con leggeri materiali compositi, che possiedono cellule con una massiccia elettrificazione delle funzioni di bordo e che schierano antenne a basso profilo che generano una minore resistenza aerodinamica». I materiali compositi, malgrado il loro potenziale, non forniscono alla fusoliera lo stesso livello di conduttività che fornisce l’alluminio. Di conseguenza, un aeromobile in materiale composito presenta un rischio maggiore di pericolo elettromagnetico (EM, electromagnetic) a causa di trasmissioni radio, satelliti, radar o elettricità atmosferica. In aggiunta, quando sono in volo ad altitudini molto elevate, vi è una maggiore possibilità di essere esposti alla radiazione cosmica (CR, cosmic radiation). «Sono quindi necessarie specifiche misure di protezione elettromagnetica per garantire l’immunità del sistema elettrico e la sicurezza dell’aeromobile», spiega Parmantier. «Tuttavia, tali misure protettive spesso portano a un aumento nel peso dell’aeromobile, compromettendo così la progressiva affermazione di CEA efficienti sul piano energetico». Per rendere i CEA un’opzione percorribile allo scopo di migliorare le prestazioni, la sicurezza e l’efficienza degli aeromobili, il progetto EPICEA, un’iniziativa congiunta di R&S tra l’UE e il Canada, sta lavorando per sviluppare strumenti informatici volti a convalidare e verificare un ambiente informatico aperto e collaborativo (ovvero la piattaforma EPICEA). Attraverso la modellizzazione di sistemi interconnessi, prestazioni elettromagnetiche delle antenne ed effetti della CR sui componenti elettronici, la risultante piattaforma EPICEA aiuterà i costruttori di aeromobili a comprendere meglio i meccanismi di accoppiamento EM sui CEA. Questo a sua volta porterà alla creazione di efficaci requisiti di progettazione per i sistemi aeronautici e per la loro integrazione a bordo dell’aeromobile. Risultati importanti Anche se il progetto EPICEA rimane un lavoro in corso d’opera, diversi risultati importanti sono già stati raggiunti. «Prima di tutto, abbiamo inserito con successo il software esistente in una piattaforma globale di simulazione per la modellizzazione di scenari di accoppiamento EM sui sistemi di cablaggio interconnessi e sulle prestazioni EM delle antenne all’interno di una complessa fusoliera in materiale composito», dichiara Parmantier. «Questo ci consente di convalidare i risultati della nostra simulazione con misurazioni reali effettuate sul corpo cilindrico in materiale composito a grandezza naturale di un Bombardier Business Jet». I ricercatori del progetto hanno iniziato a disseminare questi risultati iniziali attraverso conferenze scientifiche, workshop pubblici e un sito web dedicato. Un secondo workshop si svolgerà nel mese di luglio del 2019, alla chiusura del progetto, a Tolosa, in Francia. Gli strumenti EM e la piattaforma di simulazione EM sono attualmente testati da due partner del progetto: Bombardier Aerospace, un costruttore canadese di aeromobili, e Fokker Elmo, un produttore europeo di cavi e cablaggi. Secondo Parmantier, entrambe le aziende probabilmente adotteranno gli strumenti informatici e la piattaforma del progetto per un utilizzo futuro nei loro rispettivi processi di progettazione e sviluppo degli aeromobili. Un affare internazionale Con finanziamenti provenienti sia dall’UE che dal Canada, il progetto EPICEA è un eccellente esempio di cooperazione internazionale nel campo della ricerca aeronautica nell’ambito del programma Orizzonte 2020. Il progetto ha sfruttato le competenze e ha ottimizzato le risorse di entrambi i partner per far progredire congiuntamente lo sviluppo dell’aeromobile elettrico in materiale composito. Per esempio, per via delle competenze della Fokker Elmo, il lato europeo si è concentrato sulle questioni relative alla simulazione EM, mentre i canadesi hanno sfruttato le competenze della Bombardier per integrare i sistemi e i cablaggi EM nel corpo cilindrico in materiale composito, oltre a effettuare verifiche relative a elettromagnetismo e radiazione cosmica. «Una delle cose di cui vado più fiero è la coesione del consorzio e del modo in cui, anche se separati da un oceano e da culture diverse, siamo stati in grado di lavorare assieme come un’unica squadra», afferma Parmantier. «Mettendo insieme competenze dell’UE e canadesi, il CEA è adesso molto più vicino al trasformarsi in una realtà».
Parole chiave
EPICEA, Bombardier, aeromobile in materiale composito, aeromobile elettrico in materiale composito
