DOOR 4.0

SPACE
Gennaio 8, 2021
MILVUS
Gennaio 8, 2021

PROGETTO DOOR 4.0

Il progetto di ricerca Door 4.0 si inserisce nel filone del Progetto Europeo Clean Sky, il principale programma di ricerca europeo nel settore dell’aeronautica, il cui scopo è ridurre l’impatto del trasporto aereo sull’ambiente sviluppando tecnologie che possano permettere il raggiungimento dei seguenti obiettivi:

  • Riduzione del consumo di carburante con conseguente riduzione delle emissioni inquinanti di CO2 e NOx nell’ atmosfera
  • Riduzione delle emissioni acustiche
  • Un ciclo di vita verde del prodotto
    (progettazione - produzione - manutenzione e smaltimento / riciclaggio
TESI Door4.0

MEA

More Electric Aircraft 
In tutti gli aeromobili, civili e militari, l’energia dal motore viene trasformata in parte in energia propulsiva e in parte in energia meccanica, idraulica, pneumatica ed elettrica. Fra queste quattro forme, l’energia elettrica risulta la più flessibile poiché non richiede pesanti infrastrutture e garantisce elevata potenza, divenendo grande potenziale di sviluppo per la tecnologia aeronautica. Aeromobili che utilizzino maggiormente l’energia elettrica: questo l’obiettivo di More Electric Aircraft che si propone come progetto di evoluzione della tipologia di impianti e la conseguente dipendenza dell'operatività del velivolo.

AEA

All Electric Aircraft 
Gli All Electric Aircraft rappresentano la nuova frontiera dell’innovazione tecnologica in campo aerospaziale a emissioni zero. L'elettrificazione del volo mira a ridurre l'impatto ambientale del trasporto aereo attraverso lo sviluppo di sistemi propulsivi ibrido-elettrici e di configurazioni innovative che consentono:
• la riduzione dei consumi mediante l’orientamento della progettazione verso le prestazioni di riduzione del peso e la riduzione dei costi operativi
• la riduzione di emissioni acustiche attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie per la riduzione dei livelli di rumore.

OGGETTO DI ANALISI:

PORTA CARGO ATR 42/72

La famiglia di velivoli Aerospaziali Leonardo ATR 42/72 rappresenta indubbiamente un successo industriale notevole.
L'ATR 42 - anno di nascita 1981 - è stato il primo aeromobile costruito dal consorzio ATR (Aeromobili Trasporto Regionale); il suo primo volo è avvenuto il 16 agosto del 1984 e un anno dopo, il 9 dicembre del 1985, fece il suo primo volo di linea con la compagnia francese Air Littoral. 
Nel 1989 ha fatto seguito la versione “stretched” ATR 72-200 mentre il modello ATR 42-300, con maggiore capacità di trasporto e peso maggiore al decollo, è stato il primo modello standard della famiglia fino al 1996. 
L'ATR 42-500 è la versione attualmente in produzione che si caratterizza per il restyling di interni, la dotazione di motori più potenti (PW 127Es) che consentono una maggiore velocità di crociera (565 km/h o 305 nodi), un'autonomia massima di volo di 1850 km, il cockpit, un nuovo sistema di frenatura e carrelli di atterraggio, il rafforzamento della struttura delle ali e della fusoliera. 
Il 2 ottobre 2007, l'ATR ha annunciato la versione ATR -600 dei suoi turboelica: nuova avionica (cockpit migliorato, equipaggiato con strumentazione aggiornata), nuovi motori (PW127M), ulteriore aumento di peso e nuova cabina.
Nel 2018 Leonardo ha registrato il 1500° esemplare consegnato. Le previsioni di vendita parlano di ulteriori 2500 macchine previste fino al 2035. 

PORTA CARGO ATR 42/72 «AS IS»

Assy p/n 13S52376001-180

Nella figura sono evidenziati gli elementi di interfaccia con la fusoliera: cerniere, ganci e stop laterali oltre al sistema di guarnizione di tenuta perimetrale della pressurizzazione.

Meccanismi di latchinge locking:

  • MANUAL DRIVEN
  • Push-Pull Rod : Aluminium AlloyTubes–End Fitting : Steel Alloy
  • Torque TubesSteel Alloy

SINTESI

L’obiettivo del progetto DOOR 4.0 è lo sviluppo di un prototipo di nuova porta CARGO per il velivolo aerospaziale Leonardo ATR42/72, che possa integrarsi con la fusoliera esistente, conservandone tutte le interfacce. Il progetto prevede (partendo da un manufatto precedente) la ri-progettazione e lo sviluppo di un «nuovo» sistema porta, attraverso l’integrazione dei componenti e delle tecnologie attualmente disponibili sul mercato e l’utilizzo di tecnologie innovative che innalzino il contenuto tecnologico del "prodotto finale", perseguendo le seguenti 4 direttrici di studio.

 OBIETTIVOAZIONI
STRUTTURARidurre il peso dell’assiemeSostituire gli elementi strutturali in acciaio/alluminio, in materiale composito, ridurre il numero di componenti e di organi di collegamento ed utilizzare, per alcuni elementi, materiali di stampa 3D
MATERIALI AVANZATIInvestigare nuove tipologie di concept designAnalizzare, ri-progettare, produrre e testare vari prototipi di una parte che si differenziano per concept design e confrontare i loro parametri caratteristici
CINEMATICARiprogettare i meccanismi di Latching/Locking nell’ottica dell’attuazione elettromeccanicaRiconfigurare ‘a cinematica di apertura e chiusura di Latch e Lock da manuale ad elettromeccanica
ELETTROAVIONICARidurre il numero di Sensori esistenti ed implementare il Controllo Elettronico di Latching/Locking della porta Progettare e programmare un sistema embedded per il controllo dei sensori e l’attuazione dei motori

PORTA CARGO ATR 42/72 «TO BE»

Assy p/n DOOR-00-100

Nuovi Meccanismi di latchinge locking:

  • ELECTRICAL DRIVEN
  • Push-PulRod CFRP Tubes–End Fitting
  • Torque Tubes: CFRP Tubes–Technical Polymer

COMPARAZIONE FINALE DEI RISULTATI DEL PROGETTO

  PORTA CARGO ATR 42_72
«AS IS» Assy
p/n 13S52376001-180
PORTA CARGO ATR 42_72
«TO BE» Assy
p/n DOOR-00-100
Structural
Weight :
41,35 kg 26,80 kg Δ% = -35,2 %
Latch/Lock Mechanism
Weight:
12,65 kg 8,80 kg Δ% = -30,4 %
Total Equipped
Weight:
54,00 kg 35,60 kg Δ% = -34,1 %