Come sviluppare nanostrutture per ridurre l’attrito nel settore aeronautico e manifatturiero
Grazie agli sforzi tesi allo sviluppo di tecniche per ridurre l’attrito nell’aviazione, al fine di contenere il consumo di combustibile nonché le emissioni acustiche e di CO2, si va sempre più diffondendo l’utilizzo di microstrutture e nanostrutture. Nel caso degli aeroplani, che rappresentano una parte consistente delle emissioni di gas a effetto serra nel settore dei trasporti, è stato spesso approfondito l’uso dei riblet come metodo per ridurre l’attrito. Ecco quindi il progetto ReSiSTant che si concentra sulla riduzione dell’impatto ambientale dei velivoli e dell’industria applicando la nanotecnologia. Il progetto «sta sviluppando nuove superfici di riblet, con funzionalità basate sulle nanotecnologie e ottimizzate, da applicare a due dimostratori reali relativi ai motori turbofan per velivoli e ai compressori industriali», come si osserva in un articolo. Con il termine riblet s’intende una serie di scanalature microscopiche applicate alla superficie esterna di un aeroplano. Nello stesso articolo si legge: «Le superfici dei riblet sono costituite da superfici molto piccole (2-100 micron) scanalate in direzione del flusso. Esse costituiscono l’unico sistema passivo di riduzione dell’attrito dei velivoli già maturo per essere applicato sui velivoli di prossima generazione. Queste strutture superficiali potrebbero ottenere una riduzione dell’attrito dell’8 % in condizioni di flusso turbolento. Ne consegue il loro enorme potenziale per il risparmio energetico nonché per la riduzione del peso e del rumore nell’industria aeronautica, come pure per il miglioramento delle prestazioni dei generatori nell’industria delle turbine a gas ed eoliche».
Ottimizzazione delle prestazioni
Per definire la progettazione dei riblet, il progetto ReSiSTant si concentra sul calcolo delle geometrie, sulla simulazione numerica dell’effetto dei riblet e sulla selezione del numero di riblet e del loro posizionamento. I partner del progetto hanno condotto una simulazione delle dimensioni dei riblet per tutti i dimostratori, svolto analisi di fluidodinamica computazionale e analizzato tecniche di nanorivestimento. «Sulla base di queste conclusioni, sono in via di sviluppo il materiale dei riblet, la funzionalizzazione su base nanotecnologica e le nanostrutture per entrambi i dimostratori (turbofan dei velivoli e compressori industriali)», viene aggiunto nell’articolo. «È stata condotta l’implementazione di nanoparticelle, quali il silice, al fine di ottenere superfici con funzionalità basate sulle nanotecnologie per una migliore resistenza in condizioni difficili. Sono state sviluppate microstrutture resistenti al calore e sono disponibili per le prove». I partner del progetto si augurano di impiegare «le superfici dei riblet rivestite e ottimizzate sulle parti destinate a entrambi i dimostratori industriali e nelle linee pilota per la produzione di queste parti», entro la fine del progetto, prevista nel dicembre del 2021. Secondo lo stesso articolo, «Le difficili condizioni di lavoro sono estremamente impegnative: temperature elevate, abrasione ed erosione forti, corrosione intensa, ecc., quindi è essenziale convalidare la tecnologia per i rivestimenti ottimizzati dei riblet nell’ambiente pertinente». I partner del progetto ReSiSTant (Large Riblet Surface with Super Hardness, Mechanical and Temperature Resistance by Nano Functionalization) per queste linee pilota raggiungeranno il livello 7 di maturità tecnologica, in riferimento a una dimostrazione del prototipo per il sistema in un ambiente operativo. Per ulteriori informazioni, consultare: sito web del progetto ReSiSTant
Parole chiave
ReSiSTant, emissioni, velivolo, riduzione dell’attrito, nanotecnologia
