Un sistema di ventilazione migliore per le cabine degli aeromobili
Nel tentativo di rendere gli aeromobili ancora più sicuri ed efficienti dal punto di vista energetico, qualcuno sta rivolgendo la propria attenzione alla cabina. «Gli aeromobili attuali impiegano la ventilazione a miscelazione come mezzo per fornire alla cabina una miscela di aria esterna e aria riciclata filtrate attraverso un filtro antiparticolato ad alta efficienza», afferma Daniel Schmeling, responsabile del team per la ventilazione e l’aria condizionata dei veicoli presso il Centro aerospaziale tedesco (DLR) di Gottinga. «Tuttavia, a causa di fattori quali la maggiore densità dei posti, l’utilizzo di dispositivi elettronici personali e l’aumento delle aspettative di comodità, i sistemi standard di ventilazione a miscelazione hanno raggiunto il limite di efficacia». Secondo Schmeling, la progettazione di nuovi concetti di ventilazione necessita di molti adeguamenti alla cabina del velivolo. «I concetti di ventilazione alternativa che offrono una rimozione del calore e un’efficienza nella ventilazione locale migliori richiedono innanzitutto di riconsiderare il rapporto tra aria esterna e aria riciclata nella cabina dell’aeromobile», spiega. È qui che entra in gioco il progetto ADVENT (Advanced ventilation techniques for modern long-range passenger aircraft to promote future energy management systems), finanziato dall’UE. Parte dell’iniziativa europea Clean Sky, il progetto sta valutando concetti di ventilazione nuovi e innovativi per le cabine di aeromobili a lungo raggio. «Questi concetti vengono valutati in termini di comfort termico dei passeggeri, efficienza energetica e qualità dell’aria locale», aggiunge Schmeling, che ricopre il ruolo di coordinatore del progetto. «Inoltre, nuove architetture di ventilazione con flussi d’aria migliorati potrebbero consentire processi di produzione industriale avanzati basati sulla modularizzazione».
Un duplice approccio
Per valutare i concetti di ventilazione proposti, il progetto ha adottato un duplice approccio. Innanzitutto, è stata effettuata una valutazione attraverso l’uso della fluidodinamica computazionale numerica in una geometria semplificata. In seguito, sono stati condotti esperimenti all’interno di un modello di cabina a lungo raggio d’avanguardia, dotato di manichini termici di passeggeri. «Il progetto ADVENT ha progettato e costruito tale modello a partire da zero», osserva Schmeling. «Grazie alle sue condizioni termiche limite realistiche, si è dimostrato uno strumento indispensabile per la ricerca di temperature statiche e dinamiche di tutte le superfici della cabina durante tutte le fasi di un volo». Il collaudo iniziale di un sistema di ventilazione per microjet basato sul massimale nel modello ha già dimostrato la propria prontezza operativa. Sulla base di ciò, i ricercatori non solo hanno confermato i vantaggi previsti a livello numerico di questo concetto rispetto ai sistemi standard di ventilazione a miscelazione, ma hanno anche messo in evidenza le difficoltà collegate all’attuazione di tale sistema.
Un modello sorprendente
Nonostante alcuni ritardi dovuti alla pandemia di COVID-19, il progetto è riuscito a studiare a livello numerico diversi concetti preselezionati di ventilazione e per uno di essi è già stata presentata una domanda di brevetto. Tuttavia, secondo Schmeling, il principale risultato del progetto rimane il modello. «Solo guardare all’interno di questo modello con i suoi 100 manichini termici e la grande sezione trasversale della cabina è sorprendente», afferma. «Grazie all’uso delle ultime tecnologie nel campo delle tecniche di misurazione ottica e basate su sensori, questa nuova struttura di ricerca dispone della comprovata abilità di analizzare dinamicamente le capacità dei futuri concetti di ventilazione». Una volta terminato il progetto, il nuovo modello verrà reso disponibile per l’uso da parte del settore europeo della ricerca aerospaziale. Con il progetto che ora dovrebbe durare fino al 2022, i ricercatori intendono studiare ulteriori concetti di ventilazione, tra cui sistemi integrati al colmo e al pavimento. «Il risultato finale del nostro lavoro consisterà in una nuova generazione di concetti e strumenti di ventilazione della cabina che rappresenteranno una boccata di aria fresca sia per i progettisti di velivoli che per i passeggeri», conclude Schmeling.
Parole chiave
ADVENT, aeromobile, cabine dell’aeromobile, sistema di ventilazione, ventilazione a miscelazione, Clean Sky, aerospaziale
