Dallo “sloshing” il segreto per aerei più performanti

Negli aeroplani, i serbatoi stanno nelle ali e quindi, ovviamente, anche il combustibile. Fra le varie ricerche che mirano ad alzare le performances dei velivoli del futuro, l’H2020 “Slowd” è incentrato proprio sui fluidi: cerca di capire come lo “sloshing”, lo sciabordio del carburante, possa essere controllato per avere una migliore progettazione delle strutture alari. Con un possibile, rilevante risultato: “Un risparmio significativo del peso totale dell’ala, il che avrebbe un impatto indiretto anche sul consumo di carburante”, spiega il professor Franco Mastroddi, docente di Strutture aeronautiche al  Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale (Dima) della Sapienza di Roma. “Non sapendo bene come trattare lo sciabordio, si è sempre fatta progettazione pensando idealmente a fluidi che fossero “congelati”. Ma lo sciabordio offre il vantaggio di smorzare le vibrazioni strutturali, perché nel tempo variano i livelli di riempimento del carburante nei serbatoi: se descrivessimo lo sloshing con maggiore fedeltà - cosa che attualmente non avviene nelle fasi di design aeronautico - potremmo progettare strutture più leggere e prestanti, che richiedano meno combustibile”. Il Dima è uno dei partner di Slowd, che ha come coordinatore Airbus, a conferma di un progetto che si prefigge immediate ricadute anche a livello industriale (con possibili vantaggi pure in ambito spaziale). Per raggiungere gli obiettivi, dopo aver operato su un velivolo in scala, si testeranno i risultati su un aereo tradizionale: un lavoro che ha come caratteristica la multidisciplinarietà, e si basa su un criterio di progettazione non sequenziale bensì integrata. Partendo anche dal concetto di “digital twins”: “La parte ingegneristica - continua Mastroddi - si concretizza nello sviluppo di un modello digitale, una sorta di gemello virtuale di una struttura aeronautica al vero, con cui è molto più facile progettare. Il gemello permette di simulare gli effetti delle possibili modifiche progettuali includendo gli effetti di sloshing. Il nostro ruolo riguarda l’integrazione del serbatoio con l’intero modello strutturale del velivolo, e si basa sullo sviluppo di modelli di ordine ridotto: pur con una limitazione minima della fedeltà fisica, cerchiamo di ottenere risultati di grande efficacia descrivendo, per esempio, come risponderebbe globalmente l’aereo in volo a una raffica di vento, tenendo conto dell’effetto smorzante del combustibile in sciabordio”.