Le "gambe" di un lanciatore Falcon
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AIDAA ci parla di lanciatori

Seminario Interdisciplinare di Cultura Aeronautica sui lanciatori

Il 12 ottobre si è svolto a Napoli il Seminario Interdisciplinare di Cultura Aeronautica sui lanciatori, presieduto dall’AIDAA, l’Associazione Italiana di Aeronautica e Astronautica. L’evento ha visto gli studenti dell’ateneo fridericiano interfacciarsi con esperti e rappresentanti del settore aeronautico ed aerospaziale presso l’aula “S. Bobbio” dell’università “Federico II”.

Aprono l’incontro Oscar Carrozzo  e Antonio Ferrara (Aeropolis), affiancati dal Presidente Nazionale dell’AIDAA Erasmo Carrera, i quali introducono la tematica generale del seminario, ovvero i lanciatori. Questi sono stati oggetto di approfondimento dei relatori Maria Felicia Della Valle (Segretario di EUROAVIA Napoli), Enrico Zappino (PoliTo), Fabrizio Errico (École Centrale de Lyon), Felice De Nicola (CIRA), Fulvio Petti (EUROAVIA), Patrizio Massoli (CNR), Tobia Armando La Marca e Gianmarco Valletta (DII “Federico II”).

Un lanciatore deve essere conveniente e soprattutto riutilizzabile

La relatrice Della Valle ha offerto una panoramica generale sulla nascita e l’evoluzione del lanciatore, il quale ha subìto e continua a subire numerose variazioni strutturali. Ripercorrendone la storia a partire dalle funzioni prettamente belliche, Della Valle ha incentrato il focus della presentazione sulle nuove esigenze economiche che si pongono a livello industriale. Il ripensamento delle tecnologie aerospaziali si rifà principalmente a criteri di natura economica, difatti un lanciatore è spesso inutilizzabile dopo un singolo uso. Per tale motivo, i lanciatori di nuova generazione dovranno soddisfare dei criteri fondamentali, tra i quali la leggerezza e la possibilità di riutilizzo. Sono note diverse società e imprese che ricercano o adottano già soluzioni di questo genere, come SpaceX™, Blue Origin™, ISRO™, e LinkSpace™.

I booster laterali del Falcon Heavy in ritorno dal lancio del 06/02/2018

Le oscillazioni possono essere pericolose!

Il secondo intervento vede il dottor Enrico Zappino illustrare le instabilità aeroelastiche che affliggono i diversi componenti di un vettore aerospaziale nelle fasi di decollo e ascesa. In collaborazione con LKE™, VZLU™, Astrium™, e Thales Alenia™, Zappino ha riportato diversi studi sull’isolamento termico di uno stadio criogenico, usato per contenere del combustibile liquido, e sullo smorzamento di oscillazioni indesiderate sul pannello coprente. Lo studio delle oscillazioni sui materiali di rivestimento risulta fondamentale nel momento in cui un aeromobile viaggia a velocità prossime a quelle del suono, ovvero in regime di moto transonico. Alla luce della ricerca di criteri affidabili nella preparazione di un volo spaziale (Future Launcher Preparatory Program, o FLPP), si rendono necessari degli studi approfonditi sulla reale capacità dei materiali.

Al dottor Zappino segue Fabrizio Errico, il quale illustra la vibroacustica dei lanciatori spaziali in collegamento da Lione. Sulla scia dell’intervento di Zappino, Errico studia gli effetti di oscillazioni di natura acustica nell’ambito del progetto VIPER. Proprio come le vibrazioni, anche le onde acustiche possono produrre effetti deleteri sulla strumentazione e sul carico pagante di un lanciatore. Per difendere gli elementi più delicati da turbolenze e assorbire più rumore possibile,dunque, si adottano diverse soluzioni. Citiamo il water injection (immissione di acqua sulla rampa di lancio) e i risonatori di Helmholtz, che assorbono onde sonore a precise frequenze. Nell’ambito del progetto VIPER, i risonatori acustici sono sperimentalmente rimpiazzati da risonatori meccanici che aderiscono alle superfici interne del lanciatore come delle travi.

 

Materiali compositi: tra innovazione e sperimentazione 

I materiali compositi sono i protagonisti dell’intervento del dottor Felice De Nicola, il quale ne evidenzia l’uso, ancora non largamente diffuso, nei processi industriali. De Nicola riporta l’esperienza esemplare della realizzazione in laboratori Avio dell’interstadio 2/3 del lanciatore Vega C. Diversamente dal progetto originale che voleva l’interstadio di un unico pezzo, il team di De Nicola ha prodotto e testato le capacità di una struttura costituita da una griglia in fibra di carbonio immersa in una resina epossidica. La struttura è stata realizzata seguendo una tecnica denominata ‘wet winding’. È stato dimostrato che il materiale composito soddisfa brillantemente i criteri di economicità e affidabilità, comportando margini di guadagno e di sicurezza altamente soddisfacenti.

Motore p120c alla base dei lanciatori europei Ariane 6 e Vega-C. E’ visibile la griglia in fibra di carbonio

Modello digitale in CAD dell’interstadio 2/3 del Vega C

Back to Earth: lanciatori a rientro controllato

Felice De Nicola lascia lo spazio al relatore Fulvio Petti, il quale si sofferma sui lanciatori a rientro controllato. È inevitabile un riferimento alle peripezie imprenditoriali di Elon Musk, il quale stupisce giornalmente il mondo con i record stabiliti dalla famiglia di lanciatori riutilizzabili Falcon. Gli elementi chiave del loro successo sono individuabili nell’uso dei materiali compositi, che alleggeriscono la struttura e migliorano le performances, e nell’implementazione di elementi aerodinamici che assistono la discesa del lanciatore (fins, landing legs).

Le “gambe” di un lanciatore Falcon

Esperimenti in caduta libera

Ad Alberti subentra il dottor Patrizio Massoli del CNR, il quale basa il proprio intervento sull’utilità della sperimentazione in ambiente microgravitazionale simulato e reale. Infatti, può essere estremamente utile elaborare modelli chiari ed esaustivi dei processi fisici fondamentali, quando questi avvengono in condizioni di assenza impropria di gravità. Cita il comportamento ‘anomalo’ di una fiamma in un ambiente a bassa gravità, la quale non brucia come brucerebbe una fiamma in condizioni normali. Approfondisce la tematica della cooperazione internazionale nell’ambito del progetto FLEX-ICE-GA (Flame Extinguishment Experiment Italian Combustion Experiment for Green Air), condotto in collaborazione con ASI e NASA.

A confronto una fiamma a gravità normale (sinistra) ed una a gravità zero (destra)

In merito alle partnership internazionali, Massoli ha espresso la volontà da parte del CNR di collaborare con diversi enti attivi nell’industria aerospaziale mondiale, fra cui Virgin Galactic™ . In particolare, durante l’evento è stata riportata la notizia di una cooperazione tra Virgin Galactic™ e l’Aeronautica Militare italiana, che porterà tre italiani ad effettuare un volo suborbitale.

 

‘Rudolph’ e il Circolo Polare Artico

L’ultimo spazio della giornata è dedicato agli studenti Tobia Armando Della Rocca e Gianmarco Valletta, i quali hanno redatto un progetto di missione denominato ‘Rudolph’. Il progetto prevede l’inserimento in orbita di satelliti per la copertura dello spazio sopra il Circolo Polare Artico, di supporto al transito navale. Tra le tipologie di orbita testate, LEO e Molniya, si è giunti a decretare la Molniya come la migliore  in termini economici e operativi. Nell’ambito dello Space Mission Design si è cercato di mettere in rilievo il Risk Assessment, ovvero la valutazione dei rischi in scenari positivi e negativi per l’esito della missione.

Percorso di un’orbita Molniya

Di seguito troverete degli estratti della presentazione. Buona visione!

Fonti

Antonio Ricci
Studente di Ingegneria Aerospaziale, appassionato del mondo astronautico, di arte contemporanea e di musica lo-fi.

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