MATISSE

Obiettivi principali del progetto

L’elettrificazione della propulsione aeronautica rappresenta un fattore abilitante chiave per la riduzione delle emissioni nel settore dell’aviazione e per il conseguimento dell’obiettivo del Green Deal europeo di raggiungere la neutralità carbonica nel trasporto aereo entro il 2050. Il raggiungimento di tale traguardo richiede un cambiamento di paradigma sia nella scelta dei vettori energetici sia nelle modalità di stoccaggio a bordo. Ciò comporta sfide significative per l’elettrificazione dei sistemi di propulsione degli aeromobili di maggiori dimensioni, in particolare nei segmenti a corto-medio e lungo raggio.

I sistemi multifunzionali di accumulo di energia elettrica, comunemente denominati batterie strutturali, sono in grado di immagazzinare energia elettrica svolgendo simultaneamente una funzione portante, ossia sopportando carichi meccanici. Tali sistemi offrono il potenziale per realizzare il concetto di accumulo energetico a penalità di massa nulla, consentendo di fatto l’integrazione dello stoccaggio energetico a bordo senza incremento del peso strutturale complessivo.

La presente iniziativa di ricerca evidenzia concetti innovativi che permettono diversi livelli di multifunzionalità, spaziando da soluzioni a livello di materiale fino a configurazioni strutturali completamente multifunzionali. Inoltre, il numero speciale analizza architetture di batterie strutturali idonee ad applicazioni aeronautiche, con l’obiettivo di colmare gli attuali divari in termini di ricerca, sviluppo tecnologico e percorsi di certificazione.

Attività CIRA nel progetto

Nel WP3, CIRA guida lo sviluppo di un concetto di integrazione di Smart Battery (SB) per laminati sandwich, che prevede l’integrazione di un core incollato tra due pelli in laminato pieno con celle SB intelligenti integrate, introducendo inoltre celle SB smart tra le due face skins. L’attenzione è focalizzata sulla modellazione dell’interfaccia adesiva, responsabile della trasmissione dei carichi di taglio e assiali da e verso il core.

CIRA estenderà inoltre lo studio numerico del comportamento all’impatto a bassa velocità/bassa energia dei laminati sandwich sviluppati con concetti di celle integrate. I relativi meccanismi di danneggiamento da impatto a bassa velocità saranno investigati su strutture sandwich al fine di colmare l’attuale carenza di metodi di prova standardizzati e di dati sperimentali consolidati. Parallelamente, sarà sviluppato un modello di danno dedicato, valutando l’influenza dei battery pack integrati nei laminati sandwich. I modelli numerici saranno validati mediante dati sperimentali generati nel WP4.

I provini sandwich (coupon) saranno quindi integrati con fibre ottiche per il monitoraggio delle proprietà meccaniche durante il ciclo di polimerizzazione (curing) e per la misura della risposta deformativa dei campioni sandwich durante prove di flessione a quattro punti (4-point bending tests).

Nel WP5, CIRA supporterà ONERA nella predisposizione del modello strutturale tridimensionale per l’analisi agli elementi finiti (FEM), finalizzato a garantire efficienza computazionale nell’analisi della grande struttura composita del dimostratore. Le strategie proposte saranno inoltre impiegate per l’identificazione delle aree critiche (hot spots) che dovranno essere opportunamente strumentate (ad es. con FBGs – Fiber Bragg Gratings) durante le prove meccaniche finali.

Programma di Finanziamento: HORIZON-CL5

Data di inizio: 01/09/2022 ; Data di chiusura: 30/06/2026

Sito ufficiale del progetto: https://www.matisse-project.eu/

Ente coordinatore: AIT, Austrian Institute Of Technology Gmbh

Partners: ONERA, CIRA, PVS, SCP, LT, KIT, IAI

Contatto CIRA: Monica Ciminello, m.ciminello@cira.it