Progettare ali nuove e più ecologiche
Rispondere agli ambiziosi obiettivi del settore dell'aviazione nel campo delle prestazioni e dell'efficienza degli aeromobili richiede nuovi progetti, al fine di ridurre la resistenza e migliorare l'efficienza. Un progetto promettente è quello dell'ala a flusso laminare naturale, nonostante il precedente e importante aumento della resistenza transonica a valori Mach elevati. La tecnica dell'assorbitore d'urto potrebbe ridurre in modo importante la resistenza nel regime transonico, sebbene il modo migliore di progettare assorbitori d'urto con un ampio intervallo di applicazione fino all'insorgere dello scuotimento fosse sconosciuto. Il progetto NEXTWING ("Numerical and experimental shock control on laminar wing"), finanziato dall'UE, ha cercato risposta a questo problema. La partnership tra due membri ha avuto lo scopo di fornire linee guida di progettazione per gli assorbitori d'urto in diverse condizioni di funzionamento. Il team ha utilizzato un approccio sia computazionale che sperimentale. Il progetto è durato per tre anni, concludendosi nel febbraio 2014. I membri del team hanno esaminato le capacità di riduzione della resistenza degli assorbitori d'urto, l'azione dei cuscinetti in condizioni di scuotimento e hanno steso linee guida per la progettazione degli assorbitori. L'analisi ha incluso l'impatto della fisica fondamentale dei flussi in entrambi gli scenari. L'utilizzo dei risultati di un'ala a flusso laminare naturale generica ha mostrato la possibilità di progettare assorbitori d'urto che offrono miglioramenti per quanto riguarda l'efficienza aerodinamica delle ali a freccia. È stato ottenuto un miglioramento del 18 % del taglio dell'ala considerato in condizioni di frenata, senza effetti sulla velocità di crociera. I risultati estendono l'inviluppo di volo di un certo tipo di ala, applicabile alle ali a freccia e alle ali finite che formano parte di una configurazione completa di aeromobile. Ulteriori risultati rivelano che, in condizioni di scuotimento, certi ammortizzatori d'urto ritardano l'insorgere dello scuotimento stesso. Tuttavia, generalmente, quando il flusso diminuisce, l'introduzione di ammortizzatori aumenta ulteriormente questo effetto. Il progetto ha inoltre identificato i meccanismi secondo i quali gli ammortizzatori d'urto generano vortici in direzione del flusso. Insieme a ulteriori scoperte più dettagliate, ciò consente la progettazione di ammortizzatori d'urto che generano vortici in direzione del flusso senza danneggiare lo strato esterno. Tali vortici possono fornire ulteriori vantaggi di controllo, simili ai generatori di vortici. I risultati di NEXTWING hanno portato a una maggiore comprensione dell'aerodinamica delle ali, con potenziali miglioramenti per efficacia e prestazioni. Pertanto, i risultati contribuiscono a migliorare la sostenibilità dell'aviazione.
Parole chiave
Progettazione delle ali, flusso laminare naturale, aeromobile, assorbitore d'urto, riduzione della resistenza, aviazione, prestazioni degli aeromobili, ala con flusso laminare naturale, instabilità del flusso d'aria, controllo dello strato esterno, assorb