Modernizzare la progettazione dei piani di coda: una possibilità concreta grazie a un nuovo modello
I profili alari, che comprendono ali, impennaggi, pale delle eliche e pale dei rotori di elicotteri, sono le superfici che consentono a un aereo di volare. In un tipico aeroplano, la forma del profilo alare è progettata per sfruttare l’azione positiva di sollevamento dell’aria che passa attorno all’ala. L’aereo sale se le forze di portanza e di spinta sono superiori alla forza di gravità e alla resistenza aerodinamica, ovvero la forza che oppone resistenza al movimento di un velivolo attraverso l’aria. «L’ala contribuisce a un terzo della resistenza aerodinamica totale di un aeromobile», spiega Franco Auteri, coordinatore del progetto MONNALISA e docente presso il Politecnico di Milano. «L’ottimizzazione della forma dell’ala è quindi fondamentale per le prestazioni del velivolo, in quanto consente di ridurre la resistenza aerodinamica.» Meno resistenza aerodinamica significa meno consumo di carburante, oltre a meno CO2 e altri inquinanti emessi nell’atmosfera. Un ragionamento simile vale anche per la coda. Sebbene la superficie della coda sia più piccola, il raggiungimento di prestazioni ottimali può comunque contribuire all’efficienza operativa.
Prevedere le prestazioni aerodinamiche
L’obiettivo del progetto MONNALISA, finanziato dall’UE, era quello di consentire lo sviluppo di prototipi avanzati di componenti della coda, o piani di coda secondo la terminologia di settore in uso, per soddisfare la domanda dei principali costruttori di aeromobili europei. «Questa parte dell’aereo è fondamentale per la stabilità del velivolo», spiega Auteri. «Pertanto, risulta un componente molto importante.» Per raggiungere i suoi obiettivi, il progetto MONNALISA si è proposto di sviluppare un modello matematico semplice ma efficace, in grado di prevedere con maggiore precisione le prestazioni aerodinamiche dei piani di coda. L’idea era che questo modello avrebbe permesso ai costruttori di aerei di eseguire dei cicli di ottimizzazione e di progettare successivamente un’aerodinamica più efficiente e sicura per la parte posteriore.
Un modello calibrato per la progettazione dei piani di coda
«Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo seguito un percorso altamente innovativo», aggiunge Auteri. «Siamo partiti da un modello matematico affidabile e lo abbiamo ulteriormente messo a punto sulla base di un’ampia banca dati sperimentali e numerici. Questi dati sono stati prodotti nell’ambito del progetto MONNALISA.» Sono state applicate tecniche avanzate per valutare quantitativamente l’incertezza di vari risultati numerici, il che ha permesso al team del progetto di calibrare il modello, al fine di prevedere le prestazioni aerodinamiche nel modo più accurato possibile. La squadra di MONNALISA è riuscita a sviluppare un nuovo modello calibrato, che può essere utilizzato dai costruttori aeronautici per ottimizzare la parte posteriore. Ciò potrebbe portare in futuro allo sviluppo di nuove progettazioni dei piani di coda. Un altro risultato, potenzialmente di grande utilità per la comunità scientifica, è stata l’ampia banca dati che è stata costruita. «Questa banca dati sarà messa a disposizione della comunità scientifica e industriale», osserva Auteri, che continua: «La consideriamo un utile punto di riferimento per il futuro.»
Progettazioni innovative della coda per velivoli commerciali
Auteri e il suo team sperano che i risultati del progetto aprano le porte allo sviluppo di nuove progettazioni innovative della coda per gli aeromobili commerciali. Il superamento degli attuali limiti di progettazione potrebbe portare, nel prossimo futuro, a velivoli commerciali più puliti e sicuri. I prossimi passi saranno quelli di integrare il nuovo modello del progetto nel ciclo di progettazione dei costruttori aeronautici, in modo da poter iniziare a sviluppare e produrre parti posteriori avanzate. «È molto emozionante pensare che i futuri velivoli commerciali potrebbero essere molto diversi da quelli di oggi e che noi potremmo aver contribuito a questo cambiamento radicale», conclude Auteri.
Parole chiave
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