Ali più lunghe, sottili e intelligenti per ridurre i consumi e migliorare il comfort di volo. Secondo i test di Nasa e Boeing questa è la chiave per inquinare meno l'atmosfera, riducendo il consumo di carburante
Per l’aereo del futuro dal consumo ridotto di carburante, quindi più sostenibile, Nasa e Boeing hanno unito ricerca e fondi. Oggetto di sperimentazione sono le ali, capaci di flettersi e adattarsi alle condizioni di volo, insomma nuove tecnologie aerodinamiche, che l’Agenzia americana e l’azienda aerea stanno sviluppando per ridurre le emissioni del settore aeronautico e quindi dell’aereo del futuro.
Ali più lunghe ed aerei più efficienti
Dal punto di vista aerodinamico, ali più lunghe e strette permettono di generare portanza con una minore resistenza dell’aria. Questo si traduce in un volo più fluido e in un significativo risparmio di carburante, un obiettivo fondamentale per la decarbonizzazione del trasporto aereo.
Il problema è che, aumentando la lunghezza, le ali diventano anche più flessibili. In volo, soprattutto in presenza di raffiche di vento o durante manovre brusche, questa flessibilità può generare sollecitazioni complesse e potenzialmente pericolose.
Il rischio aeroelastico: quando l’ala inizia a vibrare
Uno dei fenomeni più critici associati alle ali sottili è il cosiddetto wing flutter, una instabilità aeroelastica che può causare vibrazioni violente e auto-amplificate; quando il flusso d’aria interagisce con le frequenze naturali della struttura alare, le oscillazioni possono crescere rapidamente fino a provocare un guasto strutturale. Evitare questo fenomeno non è solo una questione di sicurezza: controllare questi effetti significa anche ridurre i carichi strutturali, migliorare il comfort dei passeggeri e aumentare l’efficienza complessiva del velivolo.
Aereo del futuro: test in galleria del vento
Per studiare il wing flutter, non è possibile utilizzare un aereo commerciale a grandezza naturale. Per questo la NASA ha messo a disposizione il Transonic Dynamics Tunnel del Langley Research Center, una struttura attiva da oltre 60 anni e fondamentale per la progettazione di aerei civili, militari e spaziali. All’interno della galleria è stato installato un modello su larga scala, sviluppato insieme a NextGen Aeronautics: una sorta di “mezzo aereo”, cioè diviso a metà, con un’ala lunga circa 4 metri, montata su una parete e dotata di strumentazione avanzata per misurare forze, vibrazioni e risposte strutturali.
Ali che si adattano al volo
Il cuore del progetto, Integrated Adaptive Wing Technology Maturation, è l’utilizzo di superfici di controllo attive lungo il bordo posteriore dell’ala. In totale dieci pannelli mobili regolano il flusso d’aria in tempo reale, attenuando l’effetto delle raffiche che causavano le vibrazioni dell’ala, quindi riducendo le sollecitazioni aeroelastiche. Rispetto a precedenti programmi, il nuovo modello rappresenta un salto tecnologico significativo. L’aumento del numero di superfici di controllo consente strategie molto più sofisticate per stabilizzare l’ala e migliorarne le prestazioni.
Risultati dei test e le prospettive future
“Quando si ha un’ala molto flessibile, si entra in una fase di maggiore accelerazione“, ha affermato Jennifer Pinkerton, ingegnere aerospaziale della NASA presso il NASA Langley Research Center di Hampton. “Fattori come i carichi di raffica e i carichi di manovra possono causare un’eccitazione ancora maggiore rispetto a un’ala con un allungamento ridotto. Le ali con un allungamento maggiore tendono anche a essere più efficienti in termini di consumo di carburante, quindi stiamo cercando di sfruttarlo controllando contemporaneamente la risposta aeroelastica“.
Le campagne di prova hanno mostrato una riduzione significativa delle vibrazioni alari durante le simulazioni di raffiche di vento. Con i dati raccolti, sono state avviate analisi e simulazioni computazionali, con risultati preliminari giudicati molto promettenti dagli ingegneri coinvolti. Le conoscenze acquisite saranno condivise con l’industria aeronautica e potranno influenzare direttamente la progettazione della prossima generazione di aerei commerciali, più efficienti, più silenziosi e meno impattanti sul clima.
“Le analisi iniziali dei dati hanno dimostrato che i controller sviluppati dalla NASA e dalla Boeing e utilizzati durante il test hanno dimostrato notevoli miglioramenti nelle prestazioni“, ha affermato Heaney. “Siamo entusiasti di continuare ad analizzare i dati e a condividere i risultati nei prossimi mesi”.
