Ali a nido d’ape

Figura1
I profili più curvi hanno velocità di stallo più basse ma resistenza più elevata; alle velocità elevate i profili meno curvi sono più performanti

Le strutture a celle, come quelle delle strutture a nido d’ape (honeycomb), sono sempre più utilizzate nell’ingegneria, specialmente in quelle applicazioni che richiedono riduzioni di peso e rumore (ad esempio nei motori aeronautici o nei pannelli fonoassorbenti). Le celle, solitamente di forma esagonale, vengono progettate principalmente per fornire rigidezza. Tuttavia, utilizzando opportuni accorgimenti, le celle possono diventare utilizzabili come meccanismi, ovvero per fornire caratteristiche di elasticità e deformabilità.

Oggi, per garantire agli aeromobili buone caratteristiche di volo e di autonomia sia a bassa che alta velocità, i profili alari vengono già modificati anche in modo molto visibile da superfici mobili quali flap e slat (Figura 1).

L’interesse della ricerca in campo aeronautico si sta però spostando verso la realizzazione di profili modificabili con continuità e che richiedano quindi un numero inferiore di parti mobili e attuatori.

Figura2
Figura 2 – Morfologia di un’ala con struttura a nido d’ape

Un gruppo di ricercatori delle università della Corea e del Nord Texas ha pensato di analizzare questa caratteristica delle strutture cellulari nella progettazione di profili alari trasformabili (morphing wing), Figura 2.

La ricerca in oggetto in particolare si pone l’obiettivo di realizzare un’ala trasformabile in modo completamente passivo, ovvero che modifichi la sua forma direttamente sotto gli effetti dovuti ai carichi aerodinamici, senza bisogno di altre fonti di energia.

Per questo scopo hanno realizzato alcuni modelli numerici complessi, che simulano l’interazione fluido-struttura e la accoppiano alla simulazione meccanica. In questo modo i carichi aerodinamici ricavati durante la simulazione fluidodinamica vengono applicati alla struttura; la simulazione strutturale ricava la nuova forma del profilo; la nuova forma viene di nuovo passata al solutore fluidodinamico per il calcolo delle nuove forze aerodinamiche (Figura 3).

I tre modelli di struttura analizzata tramite codici fluidodinamici accoppiati a solutori a elementi finiti tradizionali
I tre modelli di struttura analizzata tramite codici fluidodinamici accoppiati a solutori a elementi finiti tradizionali

La valutazione di tre diverse tipologie di strutture ha inoltre permesso di identificare le caratteristiche migliori di ciascuna cella fondamentale: le strutture dominate dalla flessione e le celle esagonali rientranti sono risultate mantenere una buona rigidezza accanto a buone caratteristiche di trasformabilità per la realizzazione di profili autoadattanti.

Additive manufacturing

Metamateriali e strutture reticolari: progettazione di proprietà programmabili

I metamateriali meccanici sono strutture artificiali le cui proprietà non dipendono tanto dal materiale, quanto dalla geometria delle celle reticolari che ne compongono l’architettura.Grazie alla manifattura additiva è oggi possibile progettare e produrre queste strutture, ottenendo proprietà meccaniche programmabili e

MISUMI, partner globale nella trasformazione industriale
Contenuti sponsorizzati

MISUMI, partner globale nella trasformazione industriale

La produzione industriale sta attraversando una profonda trasformazione. Le catene di approvvigionamento globali, una gamma sempre più ampia di varianti di prodotto e la costante richiesta della massima efficienza pongono nuove sfide in ogni settore. In qualità di produttore e

Approfondimenti

Quando l’algoritmo sbaglia, chi paga?

L’intelligenza artificiale è ormai parte integrante della progettazione industriale, ma l’aumento dell’autonomia dei sistemi rende più complessa la gestione delle responsabilità. Quando un algoritmo incide su scelte tecniche o parametri di sicurezza, le conseguenze non sono solo operative: coinvolgono responsabilità

Metodologie di progettazione

Come gestire il vincolo temporale nei progetti waterfall?

Quando finirà il progetto? Quanto durano le varie attività che lo compongono? Quali vanno eseguite prima e quali dopo? A che punto siamo rispetto al pianificato? Come si può intervenire per recuperare eventuali ritardi? A tutto questo, nei progetti gestiti