Aerospazio: dottorandi e studenti al Cira

Stretta collaborazione tra il Dipartimento di Ingegneria e il Centro di ricerca che ha sede a Capua

“Diamo ai nostri studenti più brillanti la garanzia di un’esperienza qualificante”, le parole del prof. Giuseppe Pezzella, docente di Fluidodinamica, su una delle collaborazioni più interessanti tra il Dipartimento di Ingegneria e uno degli enti che insistono sul territorio: il Cira, il Centro Italiano per le Ricerche Aerospaziali con sede a Capua, che, con la sua esperienza ultratrentennale, ogni anno fa brillare gli occhi a centinaia di aspiranti ricercatori e ingegneri col sogno di dedicarsi alla scoperta dell’aerospazio. Spiega: “La vicinanza geografica tra il nostro Dipartimento e il Centro favorisce da sempre lo scambio interculturale, il quale avviene in tre modi: tesi di laurea in collaborazione, dottorati e impiego di ricercatori del Cira per attività didattiche”. È ai primi due casi che appartengono i dottorandi e i laureati che hanno scelto di raccontare ad Ateneapoli la loro esperienza.

Il suono, una passione

Il primo della lista è Antimo Glorioso, dottorando al primo anno e violinista per passione (si definisce amante del suono anche nel lavoro), il quale, dopo aver concluso il suo percorso come studente, ha intrapreso la strada della ricerca. La sua prima soddisfazione era arrivata poco dopo aver deposto la corona d’alloro, l’anno scorso, quando i risultati della sua tesi di laurea erano stati presentati al congresso dell’American Institute of Aeronautics and Astronautics di San Diego, in California. “Mi ero occupato di sonic boom – spiega – cioè quel fenomeno a cui si assiste quando un oggetto supersonico rompe la barriera del suono”. Adesso, per il suo progetto di dottorato, si occupa anche del jet noise, cioè del rumore prodotto dai sistemi di propulsione dei velivoli. La questione è delicata ed è incardinata nella discussione sulla green aviation, cioè l’aviazione sostenibile.
Lo spiega il dottorando: “Il rumore che avvertiamo è generato dal disturbo di pressione, e può generare danni a persone, animali e strutture. È anche per questo che gli aeroporti si trovano distanti dai centri cittadini. Naturalmente, con l’aumento della velocità, aumenta anche il rumore. Per questo motivo il Concorde poteva volare soltanto sull’oceano, perché la Federal Aviation Administration statunitense aveva imposto il divieto di velivoli supersonici sulle terre ferme. Questo significa, in termini profani, far viaggiare una Ferrari col freno a mano tirato”.
Il suo lavoro al Cira, avvalendosi dei potenti software presenti, consiste dunque nel progettare sistemi di riduzione del rumore che preserveranno esseri viventi e oggetti da eventuali danneggiamenti e consentiranno alle compagnie aeree di ottenere più facilmente l’approvazione al volo dell’Agenzia Europea per la Sicurezza Aerea, ente certificatore dell’Unione Europea. “La riapertura del mercato dei velivoli supersonici rappresenterà un vantaggio anche per i passeggeri che, per fare un esempio, potranno viaggiare da Napoli a Sidney non più in 24 ore, bensì in 6 o 7”.

“Dall’altra parte del mondo per inseguire un sogno”

Anche Nicolina Montella, che è al terzo anno del dottorato, ha scelto la strada della ricerca, dopo aver lavorato un anno per un’azienda nel settore aerospaziale. Il suo obiettivo? L’ottimizzazione multidisciplinare di un veicolo da rientro per la Stazione Spaziale Internazionale. “Per realizzare un prototipo idoneo – racconta – ho dovuto raggiungere due obiettivi: l’ottimizzazione della traiettoria e quella della forma, avvenute in due fasi distinte”. Poi aggiunge: “Lo Space Shuttle, al suo rientro, eseguiva una traiettoria che produceva oscillazioni che si traducevano in oscillazioni del flusso termico. Di conseguenza lo scudo termico non era stressato in modo uniforme e si rompeva, necessitando di essere sostituito a ogni rientro. Inoltre, bisognava trovare una forma idonea alla deriva (la pinna di coda della navetta), in modo che consentisse un migliore controllo latero-direzionale”.
Al Cira ha effettuato calcoli per migliorare la traiettoria: “Ho cercato di trovare una legge di guida che permettesse di stressare uniformemente lo scudo termico per evitare di sostituirlo a ogni rientro”. Per la seconda fase del suo progetto, invece, si è spostata a Sidney, dove ha soggiornato per sei mesi, da luglio a gennaio di quest’anno: “In Australia ho realizzato il modello della navetta con una stampante 3D, per poi testarlo nella Galleria del vento – racconta – Si tratta di un prototipo assemblabile, con diverse derive per testare quale sia la migliore. Il progetto adesso è quasi terminato e i risultati sono molto incoraggianti”.
Ritiene di aver fatto la scelta migliore della sua vita perché, come afferma, “il Dottorato mi ha dato la possibilità di emanciparmi. Mi ha insegnato ad avere coraggio, quello di prendere decisioni non scontate, come andare dall’altra parte del mondo per inseguire un sogno”.
Di interesse anche la storia di Nicola Verde e Federico Capoluongo. Si sono laureati in Ingegneria aerospaziale lo scorso febbraio con una tesi congiunta sul volo marziano dal titolo: “Low reynolds aerodynamics for Mars flying exploration”.
Nicola, guidato dall’amore per il volo che lo accompagna sin da quando era bambino, ha colto al volo la proposta del prof. Pezzella di intraprendere un periodo di 6 mesi al Cira per la sua tesi di laurea sulla Fluidodinamica computazionale.

Al lavoro 4 giorni dopo la laurea

Il nostro obiettivo – spiega – era sviluppare dei modelli che portassero alla progettazione di un drone ad ala fissa per l’esplorazione del suolo marziano”. Voli nell’atmosfera marziana esistono già, ma sono a elica rotante, effettuati per mezzo di un piccolo elicottero. È il caso di ‘Ingenuity’, il drone in dotazione al rover marziano ‘Curiosity’, che è stato attivo sul pianeta rosso dal 2021 a oggi. Ma progettare un prototipo del genere non è una sfida da poco, perché l’atmosfera marziana non è come quella terrestre, e i calcoli usati per il volo sulla terra risultano totalmente sballati se applicati a quello marziano.
“Il principale ostacolo ha riguardato la comprensione dell’atmosfera marziana – prosegue Nicola – e di come incide sui modelli numerici che permettono di effettuare simulazioni aerodinamiche. L’atmosfera marziana è meno densa rispetto a quella terrestre e questo incide negativamente sulle caratteristiche di portanza di un velivolo, che non può sviluppare la forza necessaria per alzarsi o rimanere in quota”.
“Presso il Cira – ha interloquito Federico, anche lui con la passione per la fluidodinamica computazionale – abbiamo portato avanti il progetto a partire dal profilo dell’ala del prototipo. Ci siamo focalizzati sulle condizioni di turbolenza, sfruttando i modelli offerti dai software di ambito commerciale o di ricerca, come Fluent, o come quelli del Cira stesso, che sono del tutto originali. Il Cira ha molta potenza di calcolo, quindi non avremmo potuto fare niente se non fossimo stati lì”. 6 mesi trascorsi nelle vesti di ricercatori in un ambito pionieristico, accolti dagli esperti del Centro come se si trattasse di una grande famiglia.
Poi la laurea e neanche il tempo di togliere il tocco. Quattro giorni dopo stavano già lavorando in azienda: Nicola progetta sottogruppi di aerei per Leonardo, gruppo industriale internazionale che realizza tecnologie in ambito di aerospazio, difesa e sicurezza. Federico, invece, sta curando la progettazione di un sistema di raffreddamento per un prototipo di auto per Blue Engineering, azienda di consulenza ingegneristica del gruppo CFD. Adesso dottorandi e laureati si stanno preparando per presentare i loro progetti in due congressi internazionali, come ha anticipato il prof. Pezzella: “Quest’anno la comunità aerospaziale italiana, grazie agli sforzi dell’Associazione Italiana di Aeronautica e Astronautica, ha avuto la fortuna di ospitare in Italia l’International Council of the Aeronautical Sciences (Icas) e l’International Astronautical Congress (Iac).
Si parla infatti di Aerospace Italy. I nostri ragazzi, con grande orgoglio del Dipartimento, presenteranno i loro progetti nelle prestigiose sedi di Firenze e Milano – conclude – esportando così l’eccellenza del nostro territorio nel cuore della comunità scientifica”.
Nicola Di Nardo

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Ateneapoli – n.10 – 2024 – Pagina 2526

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