Le sfide definite nella SRA (Strategic Research Agenda) di ACARE-Italia hanno rappresentato il principale elemento di riferimento per l’individuazione delle attività di ricerca del CIRA nel settore aeronautico, con particolare riferimento alle tecnologie:
a. per lo sviluppo di concetti aero-strutturali innovativi dei velivoli ad ala fissa,
b. per l’incremento dell’autonomia operativa dei sistemi UAS (Unmanned Aerial Systems),
c. per l’incremento della sicurezza del volo,
d. per lo sviluppo di modelli del sistema di trasporto aereo a favore di una maggiore diffusione dell’aviazione generale,
e. per l’utilizzo di fonti energetiche alternative basate su batterie e celle a combustibile;
f. per la riduzione del rumore e per l’incremento delle prestazioni aerodinamiche.
In linea con la grande tradizione nazionale nel settore delle tecnologie innovative aerostrutturali, il CIRA è impegnato a supporto della grande e piccola/media industria nazionale nello sviluppo ed industrializzazione di nuovi processi produttivi (e.g. carbo-resine con il Resin Transfer Moulding, la Resin Infusion) e delle nuove tecnologie manifatturiere per i materiali multifunzionali, per i nanocompositi e per il titanio. In futuro, l’azione del CIRA si indirizzerà ad enfatizzare maggiormente la propria partecipazione in progetti di ricerca negli ambiti dei materiali e processi, fusoliera e superfici aerodinamiche, “repair” e “maintainability”, “health management”, “smart structure”, “Non Destructive Inspection” (NDI), “load alleviation”, il miglioramento del comfort vibro-acustico, già identificati strategicamente dalla grande impresa manifatturiera. Per lo specifico segmento dell’aviazione generale, CIRA supporterà gli sviluppi delle tecniche manifatturiere “Out of Autoclave”, a basso costo ed alta efficienza, su cui è emerso l’interesse di diverse PMI.
Il CIRA è, inoltre, impegnato a contribuire allo sviluppo di competenze pre-industriali sulla tecnica di saldatura del titanio denominata "Linear Friction Welding, iniziativa questa che si sta sviluppando attraverso la nascita di un nuovo soggetto giuridico regionale permanente, per la gestione delle attività di ricerca, propedeutico alla nascita del distretto tecnologico regionale sul tema (CAMPUS INNOVAZIONE).
La tematica dell’incremento dell’autonomia operativa dei velivoli non pilotati (UAV) e la loro ammissione nello spazio aereo civile è di estremo interesse per la tipica caratteristica duale delle applicazioni rese possibili dai sistemi UAV. In tale ambito CIRA si occuperà di promuovere lo sviluppo di competenze nelle tecnologie integrate per la gestione autonoma dell’intera missione di volo nel segmento in aria (atterraggio e decollo autonomi, obstacle detection and identification, autonomous mission management). Queste tecnologie, già affrontate nell’ambito del PRO.R.A. UAV (in collaborazione con PMI ed organismi di ricerca) hanno inserito CIRA nella filiera nazionale, coordinata da Finmeccanica, che partecipa al progetto MIDCAS (Mid Air Collision Avoidance System) dell’Agenzia Europea della Difesa (EDA).
Più in generale, nel settore dei sistemi di guida, navigazione e controllo, ai fini della creazione di prodotti innovativi, si intende indirizzare le attività verso sviluppi prototipali pre-industriali per l’elettronica degli aeromobili non pilotati, in stretto coordinamento nazionale e in collaborazione con le imprese del settore avionico e quelle velivolistiche, usufruendo di opportunità di finanziamento anche in ambiti non tradizionali per gli organismi di ricerca (Ministero Sviluppo Economico).
Tra le direttrici di ricerca orientate all’incremento della Sicurezza del Volo continueranno ad essere prioritariamente sviluppate le tecnologie per la protezione dal ghiaccio e la protezione all’impatto (crashworthiness). Nel primo ambito, gli sforzi saranno prevalentemente indirizzati verso la simulazione numerica e sperimentale della formazione ghiaccio nelle condizioni previste dalle estensioni normative e del relativo degrado aerodinamico. Le competenze di ricerca saranno poi utilizzate per lo sviluppo di sistemi innovativi di protezione (e.g. protezione dal ghiaccio con nuovi materiali ghiaccio-fobici). Ciò verrà perseguito attraverso la partecipazione a progetti co-finanziati in ambito europeo, nazionale e regionale, e con le esperienze maturate tramite attività di sperimentazione in ghiaccio, tuttora in corso, per la qualifica di sistemi di protezione nell’ambito dei principali programmi industriali, sia nazionali che internazionali.
Per la protezione all’impatto, al fine di aumentare l’efficacia strutturale in condizioni di crash senza significativi aggravi in termini di peso e costi di sviluppo, si ritiene siano strategiche attività nel settore della modellistica numerica per impatti a elevata velocità, validati anche attraverso caratterizzazione meccanica di materiali sotto carichi fortemente dinamici.
Un ulteriore e interessante sviluppo tecnologico finalizzato all’incremento della sicurezza passiva è poi relativo alla sperimentazione di nuove tecnologie di produzione di materiali, come le schiume metalliche, che promettono un migliore comportamento strutturale all’impatto e che quindi possono essere impiegati per rinforzi strutturali, protezione equipaggiamenti, ecc. La sperimentazione in grande scala risente invece dell’assenza di normative di riferimento che impongano l’obbligo di validazione delle caratteristiche di “crashworthiness” del proprio prodotto.
In linea con i temi della ricerca identificati da ACARE-Italia ed ACARE-Europa, in coerenza con l’obiettivo strategico di sviluppare concetti di mobilità sostenibile sempre più ecocompatibile, il CIRA partecipa ai grandi programmi europei per il “greening” del trasporto aereo, supportando l’iniziativa “Clean Sky” per lo sviluppo delle tecnologie del Green Regional Aircraft, finalizzate alla riduzione dell’impatto ambientale del trasporto aereo. Sono, a tal fine, ritenute strategiche anche le attività per la riduzione del rumore prodotto dal velivolo attraverso applicazione di tecniche del controllo del flusso, tecniche di monitoraggio in linea e controllo attivo dei carichi aerodinamici, lo sviluppo di nuove ed innovative configurazioni aerodinamiche nonché mediante lo sviluppo di tecniche per la misura e il controllo del rumore emesso dal jet.
Un ulteriore tema di ricerca che il CIRA, su indicazione delle imprese, ritiene significativo avviare è quello dei processi industriali. In tale ambito, il CIRA, dopo un’analisi preventiva delle competenze disponibili sull’argomento, intende valutare la possibilità d’integrare il proprio know-how, sviluppato nel settore della “virtual reality” e “virtual prototyping”, nel modello di “concurrent engineering” e “azienda estesa”. Ciò è di forte interesse industriale ed ha l’obiettivo dichiarato di raggiungere l’integrazione e la condivisione di processi, dati e tecnologie differenti che interessano le varie fasi di avanzamento del progetto, per una più efficiente gestione dell’intero ciclo di vita di un prodotto.
Al fine di consolidare il rapporto con le istituzioni nazionali nel settore aeronautico, il CIRA ritiene inoltre importante stabilire una linea di supporto operativo agli enti ENAC (Ente Nazionale Aviazione Civile) e ENAV (Ente Nazionale Assistenza al Volo), delegati alla gestione delle attività di regolamentazione tecnica, certificazione e vigilanza, e controllo del traffico aereo nel settore dell'aviazione civile. La modalità operativa per il sostegno ai due enti seguirà una logica di partecipazione a lavori specifici nell’ambito dei project team di certificazione ovvero il rendere disponibile a supporto il proprio expertise tecnico-scientifico.
Alla luce, poi, di un crescente interesse, mostrato da istituzioni e industrie sulla possibilità di utilizzare in alcuni casi fonti energetiche alternative, quali fotovoltaico, celle a combustibile o batterie ad altissima efficienza, con il fine ultimo di rendere il trasporto aereo sempre più economico ed eco-compatibile, il CIRA intende sviluppare attività sull’utilizzo di celle a combustibile di tipo PEM a integrazione o sostituzione di sistemi di potenza primaria e ausiliaria a bordo degli aeromobili non pilotati. S’intravede un utilizzo particolarmente innovativo delle celle a combustibile o batterie per la propulsione ibrida dell’ Aviazione Generale e/o per i velivoli UAV.
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