Le tecnologie di sgiacciamento delle ali promettono voli più sicuri
L’accumulo di ghiaccio sulle strutture degli aeromobili rappresenta un pericolo di volo e ha svolto un ruolo chiave in molti incidenti mortali. Riduce le prestazioni e la controllabilità e aumenta notevolmente il carico di lavoro del pilota e il consumo di carburante degli aerei. Mentre le tecnologie di sghiacciamento in volo, come l’uso di aria calda del motore,vengono sfruttate da decenni, i ricercatori ritengono che sia possibile aumentare ulteriormente la sicurezza dei velivoli e ridurre il consumo energetico. “Alcune di queste nuove tecnologie sono vicine alla commercializzazione, che è ora responsabilità dei partner competenti,” afferma Nadine Rehfeld, coordinatrice del progetto JEI ACE dell’Istituto Fraunhofer in Germania. “In generale, però, questo progetto ha contribuito veramente a evidenziare la necessità di ulteriori ricerche e standardizzazione. Ad esempio, nel campo dei materiali ghiaccio-fobici c’è un grande interesse non solo a comprendere meglio il processo di formazione del ghiaccio durante il volo, ma anche a identificare i relativi regimi di prova durante le diverse fasi di sviluppo. Questa è un’attività in corso e richiederà la ricerca internazionale e la cooperazione tra l’industria.” Verifica delle nuove tecnologie Il progetto JEDI ACE si è concentrato sullo sviluppo della nuova generazione di sistemi integrati di protezione dal ghiaccio per ali (wing ice protection system, WIPS). Questi includono l’utilizzo di nuovi materiali a memoria di forma (Shape Memory Material, SMM) per applicazioni di sghiacciamento degli aeromobili, nuovi rivestimenti antighiacciamento e un sistema di sensori di congelamento per misurazioni in tempo reale dell’accumulo di ghiaccio sulle strutture degli aeromobili. Sono stati inoltre studiati metodi di prova affidabili per le prestazioni di ogni componente sviluppato. Gli SMM sono materiali intelligenti che rispondono a particolari stimoli come il calore, cambiando forma e poi recuperando la loro forma originale. Questa modifica delle caratteristiche di superficie può aiutare le ali del velivolo ad adattarsi alle condizioni di congelamento. “Le sfide future di questo approccio sono legate alla disponibilità di materiale e alla composizione a strati,” spiega Rehfeld. “Gli strati di rivestimento devono mostrare un’ottima adesione.” Sono stati sviluppati anche diversi approcci di rivestimento, tra cui rivestimenti super-idrofobici per le aree dietro al bordo d’attacco delle ali. Confrontando i risultati dei diversi test di adesione del ghiaccio, il team è stato in grado di fornire una classifica dei rivestimenti e di individuare quali di essi hanno una maggiore potenzialità di supportare i dispositivi di riscaldamento. “Ci sono segni che i risultati dei test sono correlati a diversi processi di formazione del ghiaccio,” sostiene Rehfeld. “Questo richiede ulteriori valutazioni per migliorare l’affidabilità dei risultati dei test e delle correlazioni con scenari di formazione di ghiaccio realistici.” Sono stati sviluppati anche nuovi sensori fotonici per il monitoraggio del ghiaccio in tempo reale e un prototipo incorporato in una superficie aerodinamica. I vantaggi della cooperazione internazionale Riunendo ricercatori europei e giapponesi (il progetto è stato finanziato sia dall’UE che dal Ministero giapponese per l’economia e il commercio), JEDI ACE ha beneficiato di una prospettiva singolarmente globale sul tema della sicurezza aerea. “Questo progetto si è rivelato una grande opportunità per tutti i partner di ricerca partecipanti per imparare l’uno dall’altro e portare con sé esperienze provenienti da diversi continenti,” spiega Rehfeld. “Ciò vale non solo per le strutture di verifica della formazione di ghiaccio e per le strategie di sviluppo del rivestimento, ma anche per le tecnologie di sghiacciamento e per i dispositivi per il rilevamento del ghiaccio.” I prossimi passi, dice Rehfeld, comporteranno la determinazione dell’affidabilità dei componenti, lo sviluppo di processi di miglioramento dei materiali e la definizione di nuove regole di produzione e di elaborazione. Inoltre prevede ulteriori collaborazioni per integrare pienamente tutti i concetti a livello aeronautico. “Ciò significa gruppi di lavoro interdisciplinari costituiti da fornitori di rivestimenti, specialisti sensoriali e produttori di aeromobili. Anche gli organismi di certificazione devono essere inclusi.” Un’altra possibilità emozionante per il futuro è il trasferimento dei risultati di JEDI ACE ad altri settori quali l’energia eolica, e le applicazioni ferroviarie e automobilistiche. “L’interesse per i materiali che abbiamo sviluppato è stato molto alto,” afferma Rehfeld. “Siamo impegnati a studiare i modi per implementare questi risultati su una vasta gamma di prodotti.”
Parole chiave
JEDI ACE, ghiaccio, aereo, Giappone, UE, pilota, ala, SMM, WIPS, carburante
