Modellazione del sistema antighiaccio di un velivolo ibrido elettrico = Modeling of the Anti-Icing System of a Hybrid-Electric Aircraft

Il presente lavoro si propone di studiare e valutare il sistema di protezione dal ghiaccio di un velivolo regionale ibrido-elettrico. L’elaborato affronta le principali sfide tecniche legate alla gestione del ghiaccio su questi aerei, valutando le soluzioni più avanzate disponibili nel settore, con un focus sull’ottimizzazione delle prestazioni e dell’efficienza energetica. La tesi è strutturata in 4 capitoli. Nel Capitolo 1 viene introdotto il progetto di studio, definita la tipologia di velivolo presa in considerazione, analizzate le condizioni di formazione del ghiaccio, i problemi che può provocare e spiegate le diverse tipologie di ghiaccio che si possono formare in volo. Nel Capitolo 2 viene presentato lo stato dell’arte dei sistemi di protezione dal ghiaccio, con l’obiettivo di individuare le soluzioni più adatte a questa specifica applicazione. In particolare vengono presentati: il sistema termico-pneumatico, il sistema di sghiacciamento con camere pneumatiche, il sistema di protezione a fluido, il sistema elettrotermico, l’Electro-Mechanical Expulsion Deicing System (EMEDS), il sistema antighiaccio ibrido running-wet, il Thermal-Mechanical Expulsive De-Icing System (TMEDS), l’Electrothermal Wing Ice Protection System (EWIPS), il sistema di sghiacciamento con attuatori piezoelettrici e il sistema di sghiacciamento a impulso elettromagnetico (EIDI). Nel Capitolo 3 viene condotto uno studio preliminare sui sistemi elettrotermico, TMEDS, EMEDS e con attuatori piezoelettrici. In particolare, dopo aver scelto come base di studio l’ATR 72 e definito la geometria dell’ala e dell’impennaggio orizzontale, si è valutato il consumo di potenza delle “piccole utenze” (sonde, parabrezza), delle eliche e delle prese d’aria del motore. Successivamente, è stato stimato, per l’ala e l’impennaggio orizzontale, il consumo di potenza dei diversi sistemi di protezione dal ghiaccio. Per ciascuna soluzione è stato effettuato il dimensionamento preliminare, ed è stata stimata la massa del sistema con attuatori piezoelettrici. Al termine del capitolo è stato riportato un confronto tra i vari sistemi. Infine, nel Capitolo 4 è stata descritta l’implementazione e la simulazione del modello dinamico dei sistemi elettrotermico e piezoelettrico tramite il software Amesim, con l’obiettivo di valutarne prestazioni, efficacia e comportamento nel tempo delle variabili coinvolte.