domenica, 5 Luglio, 2020

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Tecnam: aereo elettrico NASA con fusoliera italiana

In data 2 Ottobre è stato consegnato alla NASA, presso l’Armstrong Flight Research Center, il prototipo X-57 Maxwell, nella prima di tre configurazioni di velivolo completamente elettrico, Mod II.
Il mittente è la Empirical Systems Aerospace (ESAero), partner della NASA in questo progetto di velivolo sperimentale a partire da un prodotto della Tecnam Aircraft.

Tecnam: X-57 Mod II Delivered to NASA
X-57 Mod II consegnato al Armstrong Flight Research Center, California.
Credits: Nasa.gov

Tecnam Aircraft: La scelta del velivolo

La fusoliera del velivolo è quella dell’ultraleggero P2006T della Tecnam, spedita da Napoli nel Giugno del 2016 verso la struttura di ESAero situata in California.
La scelta di utilizzare come struttura base quella di un velivolo esistente è condizionata dalla possibilità di accedere ad un’ampia raccolta di dati nella configurazione con motore a combustione interna, consentendo di misurare accuratamente le differenze di prestazioni con il velivolo sperimentale.

Poiché la propulsione elettrica risulta una tecnologia ancora non ampiamente sperimentata in campo aeronautico, sostituire un motore turbogas con uno elettrico necessita di una intensiva fase di verifica dei sistemi elettrici di bordo, al fine di assicurarne l’operatività nei range di sicurezza e prestazioni definiti.
Come parte integrante nel progetto per il velivolo-X, la NASA è intenzionata a collaborare attivamente con gli enti federali al fine di definire gli standard di certificazione per l’emergente mercato di velivoli elettrici, condividendo con l’indotto industriale dati utili al processo di progettazione e manutenzione.

La gestione dell’ambizioso progetto è affidata alla divisione SCEPTOR (Scalable Convergent Electric Propulsion Technology and Operations Research) della NASA. L’obiettivo è quello di rivoluzionare il settore dell’aerospazio introducendo nel mercato il primo velivolo a propulsione totalmente elettrica e zero emissioni.

I progressi ottenuti

A Giugno, presso lo Scaled Composites’ in Mojave, California, il velivolo è stato sottoposto al primo test sui motori di crociera al fine di verificare che la potenza erogata dalle eliche fosse sufficiente a garantirne la spinta di progetto. Il team di sperimentazione ha acquisito dati relativi a voltaggio, intensità di corrente, temperatura, vibrazioni, coppia e spinta mediante la piattaforma di test Airvolt.
Sebbene questo test fu eseguito a terra con un generatore di potenza ausiliario, i successivi vennero ripetuti utilizzando le batterie di bordo e fornirono ugualmente esiti positivi.
Il progetto prevede la sostituzione dei due motori a pistoni Rotax 912 S3 con due propulsori elettrici, fabbricati da Joby Aviation in Santa Cruz, California.
Per gestire il surriscaldamento dei circuiti elettrici è stato progettato un apposito rivestimento da installare attorno all’elettronica per raffreddarla; soluzione rivelatasi molto più efficiente di riprogettare il propulsore aggiungendo un sistema di raffreddamento.

X-57 Cruise Rotor
X-57 Cruise Rotor
Credits: NASA.gov

L’ultimo test prima dell’arrivo al Armstrong Flight Research Center è stato effettuato alla fine di Settembre. L’obiettivo era misurare e calibrare la massa totale ed il centro di gravità della struttura alare, sottoponendola, inoltre, a prove vibrazionali e di carico.
Sono state testate condizioni di carico alare pari al 120% del DLL (Design Limit Load), in fattori di carico positivi e negativi, verificando contemporaneamente la corretta deflessione delle superfici di controllo, in situazione di comandi liberi e bloccati.

X-57 wing Tests
X-57 wing Tests
Credits: NASA.gov

Nelle prossime settimane, gli ingegneri della NASA prevedono di testare il prototipo a terra, in rullaggio e, si spera, in volo.

Futuro in elettrico

In parallelo al processo di validazione della configurazione attuale, sono già in cantiere le due successive. La Mod III cambierà radicalmente l’aspetto del velivolo Tecnam, inserendo una nuova configurazione alare: superficie quasi dimezzata e allungamento alare maggiore consentono di triplicare l’efficienza abbattendo la resistenza agente sull’aereo.
Il concept finale, nella configurazione Mod IV, risulta essere un velivolo con grande apertura alare propulso complessivamente da 14 eliche: 12 lungo il bordo d’attacco, e 2 situate all’estremità alari. Le 12 eliche, di dimensioni molto ridotte rispetto alle altre due, saranno utilizzante solo per ottenere spinta durante le fasi di decollo e atterraggio.
La sostentazione in crociera sarà invece garantita dai due motori alle estremità.

Rendering X-57 Mod IV
Rendering X-57 Mod IV
Credits: Nasa.gov

Invece di scegliere una configurazione con motore in prua, i progettisti sono riusciti a rendere strutturalmente fattibile l’installazione dei propulsori alle estremità alari, garantendo un incremento esponenziale dell’efficienza aerodinamica. Tale soluzione risulta però realizzabile solo grazie all’utilizzo di un sistema elettrico, decisamente più leggero di un motore a combustione interna.
Un propulsore elettrico permette inoltre di svincolarsi dalla necessità di volare a velocità inferiori per ottenere un’alta efficienza.

L’attuale previsione delle prestazioni del velivolo, primo della sezione sperimentale ad ospitare un equipaggio dopo circa 20 anni, stima un incremento del 500% dell’efficienza in crociera ad elevate velocità ed un abbattimento dei valori di emissione ed inquinamento sonoro.
La tecnologia sviluppata dalla NASA dovrebbe, infine, ridurre i costi operativi e manutentivi del velivolo, nella sua configurazione finale, di circa il 40%.

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