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Aeromobili più puliti, efficienti e migliori

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  • CORDIS - NEWS 22/06/2006
  • COMUNICATO STAMPA
immagine L'aumento del numero dei voli europei determinerà necessariamente un incremento dell'impatto ambientale del traffico aereo. Dal 1989, epoca del Secondo programma quadro, la Commissione europea è impegnata nello studio di nuove soluzioni per ridurre al minimo le ripercussioni sull'ambiente. Durante la mostra e la conferenza dell'edizione 2006 delle giornate dell'aeronautica, svoltesi a Vienna dal 19 al 21 giugno, Daniel Chiron ha presieduto una riunione di alcuni tra i più prestigiosi nomi nel campo dell'aumento dell'efficienza e della riduzione dell'impatto ambientale degli aerei. 'Le questioni ambientali destano sempre più preoccupazione', ha dichiarato. 'E non solo di recente, visto che all'avvio del 2PQ nel 1989 i progetti riguardavano questioni ambientali. Ora però il numero delle problematiche è aumentato, si deve affrontare la riduzione delle emissioni di ossido di azoto, di biossido di carbonio e del rumore. Nella relazione 'Vision 2020', ACARE ha affermato che occorrerebbe una riduzione del 50 per cento di CO2 e una diminuzione del rumore di un fattore pari a due', ha osservato. Vari progetti si pongono tale obiettivo, ma con strumenti diversi. Gli aeromobili moderni sono di una complessità sconcertante, tuttavia i metodi essenziali per ridurre al minimo l'impatto ambientale risiedono nell'efficienza dei motori, e pertanto del carburante che li alimenta, nonché nell'efficienza dello stesso velivolo. Benché tale dichiarazione possa sembrare ovvia, in realtà esistono migliaia di modifiche che possono essere apportate a un aeromobile per migliorarne le prestazioni e l'efficienza. Purtroppo, alcuni cambiamenti non potranno che andare a discapito delle prestazioni di altre aree, pertanto i compromessi sono inevitabili. Nick Peacock, direttore del programma di ricerca e tecnologia presso la Rolls Royce, che partecipa a molti dei progetti di ricerca in corso, ha affermato, 'La progettazione è tutta una questione di compromessi. Si dice che nel caso dell'[Airbus] A380 il compromesso abbia riguardato la riduzione della rumorosità del velivolo. Emissioni e rumore si compensano a vicenda? Senza dubbio, ma bisogna cercare di mantenere entrambi su livelli quanto possibile bassi. Noi sviluppiamo la tecnologia, ma spetta agli altri decidere come attuarla', ha aggiunto. I progetti specifici di Nick Peacock riguardano la progettazione economica di motori di jet. 'Dal 1990 abbiamo ridotto del 24 per cento il carburante necessario per alimentare gli aeromobili. Ma l'impatto ambientale sta addirittura peggiorando, a causa del ritmo di incremento più rapido del traffico aereo', ha ricordato. Gli obiettivi di 'Vision 2020' di ACARE prevedono diminuzioni drastiche delle emissioni e del rumore. 'Sono stati fissati obiettivi coraggiosi. Ci siamo resi conto che per conseguire tali efficienze serve un cambiamento netto della tecnologia. Gli obiettivi sono veramente significativi e devono essere sostenuti dai governi nazionali, dall'UE, e così via. Occorrono comunque soluzioni più radicali in termini di motori e di gestione delle cellule e del traffico aereo', ha dichiarato. La Rolls Royce ha sviluppato una strategia, con tecnologie che si rivolgono ai prossimi cinque, 10 e 20 anni. I prodotti esistenti vengono adeguati per testare possibili miglioramenti. Il progetto a breve termine della durata di cinque anni chiamato ANTLE, finanziato a titolo del Quinto programma quadro (5PQ) si avvale di 19 partner per ritoccare alcune parti del motore e migliorarne l'efficienza. 'Facciamo molto affidamento sulle università per la parte teorica', ha spiegato Nick Peacock. Il motore ANTLE è stato lanciato con successo nel 2005, e molte tecnologie verranno tramandate ai motori di prossima generazione. Il motore rappresenta l'aspetto probabilmente più importante dell'aeromobile, in quando gli conferisce una spinta sufficiente a decollare, ed è responsabile del consumo di cherosene. Come afferma Nick Peacock, al motore dei jet serve un cambiamento radicale per conseguire una maggiore efficienza. Non è tuttavia l'unico componente del velivolo in grado di migliorare il grado di efficienza. Molti dei sistemi dell'aeromobile si basano su tecnologie che potevano essere ritenute all'avanguardia al momento della loro scoperta, ma che al giorno d'oggi sono considerate antiquate o semplicemente poco ecologiche. La piattaforma tecnologica Power Optimised Aircraft (POA) prevede la realizzazione di un aereo che sostituisca gran parte dell'attuale tecnologia idraulica e di altro genere con tecnologia esclusivamente elettrica. Lester Faleiro è funzionario per la ricerca e la tecnologia presso la Leibherr-Aerospace, un coordinatore del progetto, e ha spiegato che l'idea originale serve 'a diminuire il peso, che a propria volta riduce i consumi e di conseguenza il carburante. Stiamo passando ai sistemi elettrici, che sono più efficienti'. 'L'aeromobile mette in funzione i vari sistemi utilizzando un cambio meccanico o la potenza del carburante. Stiamo cercando di convertire tutti i sistemi in sistemi elettrici, dalle pompe del carburante ai cuscinetti elettrici. Gli oli idraulici e dei cuscinetti sono molto dannosi per l'ambiente. Il nuovo Boeing 787 sarà molto più elettrico, e anche l'Airbus A380 sta cercando di superare l'attuale impiego', ha affermato. Benché sia semplice pensare a un aeromobile come a un insieme inseparabile, se viene suddiviso nelle parti distinte che lo compongono, ciascuna dotata di diverse tecnologie, il velivolo mostra una varietà sconcertante di sistemi. Se a tutti questi si sostituiranno sistemi elettrici, il progetto POA potrà registrare risparmi in termini economici. Tra gli obiettivi figurano la riduzione del picco non propulsivo di potenza del 25 per cento, il calo dei consumi di carburante del 5 per cento, nonché una diminuzione dei costi periferici, quali manutenzione e produzione, il tutto accompagnato da una maggiore affidabilità. Ironia della sorte, gli obiettivi in questione possono già essere realizzati, ma con un fattore aggiuntivo sorprendente: 'La progettazione POA prevede un velivolo effettivamente più pesante dell'aeromobile tradizionale, seppure più efficiente dal punto di vista del carburante. Non sembra possibile, ma in termini olistici funziona', ha dichiarato Lester Faleiro. Gli automobilisti potrebbero dubitare della sicurezza di un velivolo interamente elettrico, dal momento che le avarie elettriche sono così comuni per il traffico stradale. 'La sicurezza è una forza trainante, non un vincolo', ha affermato. 'Nei sistemi tradizionali, ad esempio il carrello di atterraggio, la ridondanza è triplice, vale a dire che vengono utilizzate tre dispositivi ausiliari di sicurezza. I sistemi elettrici prevedono un incremento della ridondanza rispetto a prima, e di conseguenza della sicurezza', ha osservato. AWIATOR è un altro progetto della piattaforma tecnologica finanziato dal 5PQ, con 23 partner dell'UE e di Israele, il cui completamento è previsto per la metà del 2007. AWIATOR esamina solo le ali e le soluzioni per risparmiare energia. Le ali costituiscono la parte più datata e adattata del velivolo, in quanto è grazie ad esse che l'aeromobile è in grado di volare. Tuttavia, vi sono ancora moltissimi adeguamenti e miglioramenti che possono essere apportati ai componenti più essenziali del velivolo. Programmi di lavoro distinti si occupano di questioni quali la gestione delle turbolenze e dei vortici, il controllo del carico, la progettazione di parti specifiche dell'ala per ridurre il rumore e il consumo di carburante, la forma degli spoiler, le lunghezze e le punte delle ali. Jens König della Airbus Deutschland è il project manager dei progetti interdisciplinari di AWIATOR. 'Per l'Airbus A340 sono in programma 45 ore di test di volo tra luglio e dicembre 2006. L'A340 è un velivolo già datato, ma queste tecnologie verranno sviluppate per essere impiegate sugli aeromobili del futuro', ha precisato. Jens König ha sottolineato che molti programmi di lavoro sono stati guidati da PMI, e l'approccio della piattaforma tecnologica ha coinvolto nel processo le università, che a loro volta sviluppano ulteriormente la catena dell'innovazione. Ritiene tuttavia che potrebbe essere necessario un cambiamento radicale, e ha citato l'iniziativa tecnologica congiunta CLEAN SKY quale possibile punto di partenza. Passando all'inquinamento acustico causato dagli aerei, la piattaforma tecnologica SILENCE(R) si propone di sviluppare tecnologie che riducano la quantità di rumore prodotta dal velivolo. 'Abbiamo testato 35 grandi prototipi', ha dichiarato Eugène Kors di Snecma, coordinatore del progetto. 'Alcune soluzioni si possono applicare a velivoli diversi. Al momento abbiamo individuato 14 diverse piattaforme, per capire quale sia più adatta a ciascun velivolo', ha chiarito. Scopo del progetto è ridurre di 10 decibel (db) il rumore generato dagli aerei entro il 2016. Il progetto è incentrato principalmente su carrello di atterraggio, motori e dispositivi sostentatori. Come per il progetto ANTLE, i ritocchi e adeguamenti che possono essere apportati a un motore sono numerosi, e i motori sembrerebbero la fonte di rumore più ovvia. Non è così, afferma Kors, 'il 50 per cento del rumore prodotto dall'aereo in fase di decollo e di atterraggio è causato dal carrello di atterraggio', ha affermato. Sono state testate le progettazioni di diversi sottogruppi nelle gallerie del vento e sui prototipi volanti. Molte delle innovazioni, tra cui le valvole di aspirazione di nuova progettazione, hanno già contribuito a ridurre il rumore senza causare alcuna diminuzione significativa delle prestazioni. Sui velivoli più nuovi, quali l'A380, sono state adottate altre tecnologie, quali i pannelli singoli per le prese d'aria dei jet. I prototipi hanno dato risultati molto soddisfacenti con tubi di scarico e tappi per tubi di scappamento di nuova progettazione. Le tecnologie attive, quali quelle applicate sui ventilatori di aspirazione e le prese d'aria 'a coda di rondine' per l'alloggiamento del motore, sono molto promettenti. Le tecnologie attive svolgono un ruolo aggiuntivo nel progetto ARTIMA, che si avvale di tecnologie 'intelligenti' per scoprire nuovi metodi per migliorare le prestazioni e svolgere test diagnostici. Gregorio Kawiecki è a capo della ricerca e sviluppo (R&S) presso la Gamesa Desarrollos Aeronáuticos. Per spiegare l'utilizzo di sostanze intelligenti nei velivoli, Kawiecki ha illustrato nei dettagli in che cosa consistono tali sostanze. 'Una sostanza intelligente è dotata di proprietà speciali. Può cambiare forma in risposta a campi esterni, quali stimoli magnetici o elettrici'. Gregorio Kawiecki ha spiegato che la salgemma comune, quale il sale da cucina, possiede le proprietà di una sostanza intelligente. 'Se attraversata da una scarica di corrente elettrica, la sostanza si espande leggermente. Se la corrente passa nell'altra direzione, si contrae. Immaginate un mattone di questa sostanza intelligente posizionato su un tavolo. Se facessi espandere o contrarre il blocco in questione, il tavolo si piegherebbe. Una scarica elettrica di appena un secondo provocherebbe un'espansione improvvisa e un'onda d'urto'. Si è scoperto che entrambe le proprietà sono estremamente utili per rendere il velivolo più efficiente e individuare eventuali difetti nelle strutture dell'aeromobile. Se posizionato su una parte del velivolo che vibra, il materiale intelligente potrebbe essere utilizzato per smorzare attivamente la vibrazione. Poiché le vibrazioni causano inefficienza attraverso la resistenza aerodinamica o altri effetti, questo semplice accorgimento potrebbe consentire di risparmiare energia. 'Possiamo produrre una riduzione del 10 per cento delle vibrazioni delle ali attraverso un dispositivo piezoelettrico', ha esclamato con entusiasmo Gregorio Kawiecki. La seconda proprietà, cioè l'urto improvviso, può essere impiegata per individuare imperfezioni sulle parti in metallo. Si possono posizionare dei sensori che rilevino, come accade nel sonar o nel radar, il comportamento dei riflessi delle onde d'urto. Se i riflessi sono imperfetti, significa che il componente in questione non è perfetto. Gregorio Kawiecki ha spiegato che la tecnologia di rilevamento dei danni ha dimostrato di essere in grado di individuare diversi gradi di imperfezione. A più lungo termine, questi due impieghi di una tecnologia molto semplice potrebbero essere utilizzati per intercettare immediatamente eventuali danni o difetti dell'aeromobile, sia nella fase di costruzione che di volo, per rendere il trasporto aereo più efficiente, ridurre le vibrazioni e consumare meno carburante. La tecnologia di ARTIMA si è dimostrata pronta per l'uso e poco costosa, un vantaggio sempre apprezzato nelle nuove tecnologie. Nei test condotti, Gregorio Kawiecki ha scoperto che 'i componenti utilizzati per creare l'onda d'urto costavano appena nove euro', ha dichiarato. I nuovi sviluppi nel campo della costruzione renderanno inoltre i componenti più facili da fabbricare, soprattutto quelli di dimensioni maggiori e i pannelli. Il progetto AGEFORM, finanziato a titolo del 5PQ, è un processo per modellare il metallo con estrema precisione, soprattutto le leghe in alluminio-litio. Il coordinatore del progetto di ALCAN, Frank Eberl, ha spiegato che il processo di vuoto ha infuso nuova speranza nell'industria metallurgica, in quanto vengono continuamente sviluppate leghe più forti e flessibili, il che significa che gli aeromobili di metallo hanno ancora molte miglia da fare. Il processo elaborato potrebbe determinare drastiche riduzioni di tempi di produzione e sviluppo, e di conseguenza ingenti risparmi sui costi. Il processo di deformazione plastica porta la modellatura delle leghe a un livello di precisione molto elevato, tuttavia progetti quali INCA hanno studiato come individuare le imperfezioni in pezzi che ne sono apparentemente privi. Si tratta di un progetto raro, finanziato a titolo del 5PQ, che ha cercato partner negli USA e in Canada, 'anche se auspicavamo una base europea per la tecnologia', ha spiegato il dott. Sönke Seebacher di Airbus, che ha coordinato il progetto. 'INCA è un progetto orientato alle PMI, mirato a conseguire risultati tecnici di nuovi processi tecnici sia per la fabbricazione che per la manutenzione', ha spiegato. Il gruppo ha esaminato la termografia, la shearografia, le nuove sonde a corrente parassita, i raggi x, le tecniche di risonanza e la fusione dei dati, solo per citare alcuni processi dai nomi esotici. Tuttavia, il processo chiave è probabilmente rappresentato dagli ultrasuoni laser, che possono esaminare nel dettaglio l'integrità degli oggetti ricurvi. Il componente in questione ha richiesto l'intervento del gruppo canadese che ha inventato il progetto e delle società americane che utilizzano già la tecnica a livello commerciale. I fondi del programma quadro possono essere utilizzati in un'ampia varietà di settori. La complessità dell'industria aeronautica moderna è tale che molti progetti possono essere condotti soltanto tramite la collaborazione, in quanto richiedono competenze ingegneristiche precise e spesso uniche per conseguire le efficienze. Tali progetti sono il pane quotidiano del programma quadro: ricorrere alla collaborazione per individuare soluzioni pratiche ai problemi, e commercializzarle. Tutti i programmi citati in precedenza si propongono di rendere il trasporto aereo più economico, più leggero, più efficiente, più comodo, più pulito e, soprattutto, più sicuro, non soltanto per l'industria aeronautica europea, bensì per l'economia dell'Europa e quindi per tutti noi. Per maggiori informazioni sul progetto ANTLE Per maggiori informazioni su Power Optimised Aircraft Per maggiori informazioni su AWIATOR Per visitare il sito Internet del progetto SILENCE(R) su CORDIS Per visitare il sito Internet del progetto INCA su CORDIS Per visitare il sito Internet del progetto AGEFORM su CORDIS Per maggiori informazioni sul progetto ARTIMA Fonte: Partecipazione del Notiziario CORDIS alle giornate dell'aeronautica di Vienna (Austria)
Referente
Link
Identificativo dell'invito
Quadro di finanziamento
  • 6FP- AEROSPACE : Aeronautica e spazio: priorità tematica 4 nell'ambito del gruppo di attività 'Integrare e rafforzare lo Spazio europeo della ricerca' del VI Programma Quadro di RST
  • 7FP : VII PROGRAMMA QUADRO DELLA COMUNITA' EUROPEA PER LE ATTIVITA' DI RICERCA, SVILUPPO TECNOLOGICO E DIMOSTRAZIONE
Area di interesse
  • Unione Europea
Stanziamento in euro