Consorzio C3HARME

Recenti sviluppi dell'industria aerospaziale nel campo del volo ipersonico mirano alla ricerca di soluzioni innovative per la progettazione di aerei o spazio-plani di futura generazione. Per velivoli ipersonici si intendono comunemente sistemi di trasporto aereo o spaziale a Mach superiore a 5. Mach 5 significa cinque volte la velocità del suono; abbastanza veloce per viaggiare da Londra a New York in un'ora. Il volo ad altissime velocità pone molte sfide, tra cui senza dubbio l’impiego di materiali in grado di resistere a temperature estreme e in ambienti difficili. I sistemi di protezione termica dei veicoli spaziali devono resistere a temperature molto elevate e ad intensi carichi meccanici dovuti, tra l’altro, anche alle vibrazioni al momento del lancio e alle pressioni dinamiche durante il rientro nell'atmosfera terrestre. Gli ugelli dei razzi a propellenti solidi o ibridi devono sopravvivere all’erosione sia meccanica sia termochimica ed a pressioni molto intense prodotte dalla combustione di propellenti solidi ad alte prestazioni. La combinazione di temperature estremamente elevate, di ambienti chimicamente aggressivi, fenomeni di rapido riscaldamento e raffreddamento va tipicamente ben oltre le capacità dei materiali impiegati attualmente.

Immagine di un tipico test in galleria ipersonica di un bordo d'attacco alare ceramico

Il gruppo di ricerca in Aerotermodinamica e Propulsione Aerospaziale dell'Università di Napoli Federico II partecipa insieme ad altri partners europei ad una ricerca tesa alla progettazione ed allo sviluppo di materiali innovativi per il volo ipersonico. La nuova classe di materiali che verranno sviluppati dovrà essere affidabile, conveniente e scalabile. Essi devono anche essere in grado di riparazioni in situ dei danni causati durante il funzionamento in ambienti estremi. Il consorzio C3HARME (compositi ceramici di nuova generazione per la combustione in ambienti estremi e per lo spazio), è composto da 3 istituzioni accademiche (Università di Napoli Federico II, Università di Birmingham, Trinity College di Dublino), 3 centri di ricerca (Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici, Fundación Tecnalia Research and Innovation, Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt), 3 grandi industrie leader in Europa (Avio S.p.A., Airbus Safran Launchers, Airbus Group Innovations), e 3 PMI (iN Srl, NANOKER Research SL, High Performance Strutture Gestão e Engenharia Lda). I partner provengono da 6 paesi diversi, vale a dire: Italia, Germania, Portogallo, Spagna, Irlanda e Regno Unito. Si fonde una massa critica di competenze scientifiche e di eccellenze in settori chiave della scienza dei materiali, dell’ingegneria aerospaziale, delle tecnologie di processo, della modellistica e della lavorazione e scale-up industriale.

Il progetto, della durata di 4 anni (1 giugno 2016 - 31 Maggio 2020), ha ottenuto un finanziamento nell'ambito del programma quadro dell'Unione Europea Horizon 2020 per un totale di € 8.033.035,00. I risultati potrebbero essere facilmente estesi anche ad altri campi come ad esempio quelli dell'energia e del nucleare.

Il Dipartimento di Ingegneria Industriale dell'Università degli Studi di Napoli Federico II è responsabile della definizione e della qualifica di prototipi di materiali ceramici innovativi in gallerie ipersoniche ad arco e in razzi a propellenti solidi e ibridi tra cui quelli disponibili nei laboratori dell'Università.

Il prossimo meeting di avanzamento del progetto si terrà nei giorni 15-16 novembre 2016 presso la Scuola Politecnica e delle Scienze di base della Federico II in Piazzale Tecchio, a Napoli.