Ridurre il rumore dei velivoli durante l’avvicinamento e l’atterraggio
Durante la fase di avvicinamento all’aeroporto di un velivolo sono utilizzati dispositivi ipersostentatori come «slat» e «flap», volti a ridurre al minimo la velocità di atterraggio, e si dispiega inoltre il carrello di atterraggio, componenti della cellula da cui viene emesso un rumore che rappresenta un’importante sfida da superare. «Ridurre il rumore della cellula generato dai dispositivi ipersostentatori e dal carrello di atterraggio è sempre stato un compito difficile», spiega Eric Manoha, coordinatore del progetto INVENTOR e ricercatore presso il laboratorio aerospaziale francese ONERA. «La progettazione di questi componenti è stata ottimizzata da decenni di ricerca intesi a migliorare funzionalità specifiche come l’aerodinamica, il peso e la sicurezza. Qualsiasi modifica volta a ridurre il rumore deve puntare a mantenere per quanto possibile queste funzionalità.»
Le sfide associate alla riduzione del rumore degli aeromobili
INVENTOR si è prefisso di individuare nuove tecniche in grado di ridurre il rumore di questi componenti, pur mantenendo una funzionalità ottimale. Gli obiettivi del progetto erano in linea con quelli di Flightpath 2050 (la visione dell’UE per il settore dell’aviazione), che si propone di conseguire una riduzione del rumore percepito generato dagli aerei del 65%. Per raggiungere questo obiettivo, INVENTOR ha riunito specialisti europei provenienti da tre produttori di aeromobili e carrelli di atterraggio, cinque centri di ricerca, sei università e due PMI nell’ambito di un consorzio, bilanciato tra mondo accademico e industriale, che ha selezionato e valutato le più promettenti tecnologie di riduzione del rumore della cellula avvalendosi della fluidodinamica computazionale e di esperimenti di incentrati su aerodinamica e acustica. «Per conseguire i nostri obiettivi, abbiamo seguito due approcci chiave», spiega Manoha. «Il primo è stato quello di integrare tecnologie passive aggiuntive ai componenti esistenti, come i materiali porosi (carenature o rivestimenti superficiali a flusso continuo), per assorbire il rumore mantenendo le prestazioni. Questi materiali possono anche essere utilizzati al fine di attenuare la turbolenza, il principale responsabile della generazione di rumore. Abbiamo inoltre esaminato le tecnologie attive aggiuntive, come il soffiaggio locale.»
Progettare i componenti per ottenere prestazioni più silenziose
Il secondo approccio adottato dal progetto è stato quello di incentrarsi già da subito sul processo di progettazione con l’obiettivo di modificare la forma e il design di alcuni elementi per conseguire prestazioni più silenziose. «Abbiamo seguito questo approccio con diversi componenti», aggiunge Manoha. «Ad esempio, abbiamo esaminato diversi sottoelementi del carrello di atterraggio variandone la forma della sezione o l’orientamento spaziale rispetto al flusso medio senza aumentare il peso o modificare la capacità di dispiegamento, che rimane l’aspetto prioritario per garantire la sicurezza.» Per quanto riguarda i dispositivi ipersostentatori, l’équipe si è concentrata sulla modellizzazione di nuove progettazioni e di forme più morbide delle piste slat, ovvero il meccanismo utilizzato per dispiegare questi componenti sul bordo d’attacco dell’ala, che costituisce una notevole fonte di rumore durante la fase di atterraggio. Questi design innovativi devono inoltre mantenere la capacità di dispiegare gli slat in modo sicuro. «Tali esempi mettono in evidenza il modo in cui gli elementi non acustici possano limitare la capacità di riprogettazione radicale di cui è dotato il costruttore di aeromobili», afferma Manoha.
Possibilità di ridurre ulteriormente il rumore generato dal carrello di atterraggio
Attraverso la modellizzazione e i test al computer, il progetto INVENTOR è stato comunque in grado di dimostrare come è possibile ottenere una riduzione del rumore attraverso l’applicazione di diversi approcci di progettazione dei componenti lavorando a stretto contatto con l’industria e cercando di fornire concetti dotati del potenziale di essere commercializzati. «Prese singolarmente, le riduzioni di rumore sono modeste e in linea con i nostri obiettivi realistici iniziali», afferma Manoha. «Tuttavia, la combinazione di diverse di queste tecnologie, congiuntamente alla prossima generazione di motori più silenziosi, potrebbe contribuire a ridurre significativamente l’inquinamento acustico emesso dagli aeromobili in fase di atterraggio.» Se implementati con successo, questi componenti potrebbero apportare benefici ai passeggeri e ai cittadini che vivono nei pressi degli aeroporti e contribuire a stimolare l’industria aerospaziale europea verso lo sviluppo di cellule di nuova generazione. Tra i prossimi passi da compiere figurano una migliore comprensione della fisica alla base di questi aspetti, l’ottimizzazione delle progettazioni e la sperimentazione su velivoli reali.
Parole chiave
INVENTOR, aeromobile, cellula, aviazione, rumore, aerospaziale, Flightpath 2050
