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Limiti della manutenzione di strutture aeronautiche e soluzioni mediante sensori innovativi

Questa tesi è stata svolta sfruttando uno stage presso: "ALENIA AERONAVALI - Stabilimento di Napoli/Capodichino". La tesi è di tipo numerico-sperimentale, ma vi sono degli aspetti descrittivi importanti sulle procedure di manutenzione strutturale dei velivoli civili e commerciali (MSG-3), con particolare attenzione ai velivoli ATR-42 ed ATR-72. Per i calcoli numerici sulle curve di propagazione delle cricche mi sono avvalso dei seguenti documenti: AMM ATR 42 e 72 (Aircraft Maintenance Manual), MPD ATR 42 e 72 (Maintenance Planning Document), Service Bullettin ATR 42 e 72; inoltre ho utilizzato i seguenti programmi di calcolo della meccanica della frattura dovuta alla fatica strutturale: NASGRO 4.0 ed AFGROW.
La seguente è volta ad analizzare l'attuale manutenzione di strutture aeronautiche, a ricercarne i limiti di carattere tecnico e le relative ripercussioni economiche ed a valutare i possibili rimedi offerti da sensori innovativi.
Nel primo capitolo si è approfondito il tema della sicurezza del trasporto aereo, mettendo in evidenza come un adeguato programma di manutenzione sia necessario per garantire l'incolumità dei passeggeri ma al contempo anche il prestigio della casa costruttrice.
Nel secondo capitolo, si è affrontato lo studio dell'attuale manutenzione delle strutture aeronautiche, analizzando gli standards richiesti e descrivendo nei particolari le procedure essenziali per poter accertare l'integrità strutturale di un aeromobile.
Nel terzo capitolo si sono ricercati i limiti tecnici ed economici della attuale manutenzione di strutture aeronautiche, mediante un approccio di tipo probabilistico. In particolare, si è effettuata un'applicazione numerica ad un pannello di rivestimento esterno di un ATR-72, analizzandone i limiti. Inoltre si è affrontato il tema della sicurezza e dell'affidabilità delle ispezioni attuali, mettendo in risalto anche la dipendenza del costo dal livello di sicurezza richiesto.
Per superare i limiti dell'attuale manutenzione strutturale, l'autore ha trovato nello “Structural Health Monitoring” e cioè nel monitoraggio strutturale mediante sensori innovativi, delle possibili soluzioni. Nel quarto capitolo infatti, si è affrontato lo studio dei tre sensori che si stanno maggiormente sperimentando per il monitoraggio strutturale e cioè dei sensori: Comparative Vacuum Monitoring (CVM), quelli a fibra ottica con reticoli di Bragg e quelli piezoelettrici.
Nel quinto capitolo, si è affrontato lo studio dell'applicazione dei nuovi sensori alle strutture di velivoli già esistenti, analizzando i benefici tecnici ed economici apportati, ma anche mettendo in evidenza ciò che è necessario ancora realizzare. La parte centrale e finale dello stesso capitolo, è stata incentrata su di una applicazione numerica, riguardante il progetto dello “Structural Health Monitoring” di una parte sensibile della struttura di un ATR-42. In questa occasione, oltre a mettere in evidenza i benefici tecnico-economici derivanti dall'applicazione dei nuovi sensori, si è anche calcolato il costo medio che ogni sensore dovrebbe possedere, affinché il passaggio alla nuova tecnologia risulti veramente conveniente.
Infine, nell'Appendice (A) è riportata la procedura di calcolo adoperata dal programma AFGROW, che è stato utilizzato dall'autore nel seguente lavoro di tesi, per costruire le varie curve di propagazione delle cricche.

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INTRODUZIONE La liberalizzazione del mercato del trasporto aereo, mediante l'emanazione dell'Air Deregulation Act sia negli Stati Uniti che in Europa, ha portato nei due continenti ad un incremento massiccio delle piccole compagnie aeree e di conseguenza ad una guerra delle tariffe senza precedenti. Le varie compagnie aeree, per diventare competitive, hanno adottato la strategia del taglio dei costi di tutto ciò che è stato considerato superfluo od accessorio ai fini del trasporto aereo, proponendo ai propri passeggeri, biglietti di viaggio a tariffe sempre più basse. La concorrenza agguerrita ha prodotto come risultato, il fallimento di alcune grandi compagnie aeree, le quali, disponendo di strutture di costi considerevoli e poco flessibili, non si sono potute adattare alla nuova situazione di mercato. La pressione sulle compagnie aeree rimaste però non si è mai allentata, infatti il libero mercato, invoglia nuovi competitori ad entrare nel settore, ristabilendo la concorrenza. Tutto ciò ha costretto le compagnie aeree a cercare nel dettaglio altre voci di costo da ridurre od eliminare del tutto. La manutenzione di un moderno velivolo civile e commerciale assorbe circa il 20 ÷ 25% dell'intero costo operativo ed è quindi una voce molto importante nel capitolo dei costi. Le regolamentazioni attuali però, salvaguardano in modo adeguato la sicurezza e non permettono nessuna sorta di risparmio sui costi di manutenzione. Le regole sono perentorie, infatti il loro mancato rispetto da parte della compagnia aerea o dell'azienda di manutenzione, può portare oltre alle sanzioni pecuniarie, anche alle sanzioni penali ed alla sospensione temporanea o definitiva delle relative licenze. E' chiaro però che il problema del costo della manutenzione è molto sentito dalle compagnie aeree, le quali hanno chiesto a gran voce alle case costruttrici dei velivoli in loro possesso, di studiare almeno delle soluzioni per poterne prolungare la vita operativa. Ad esempio, per i velivoli ATR-42 e 72, la casa costruttrice, sta attentamente valutando la possibilità di un prolungamento della loro vita operativa, dagli attuali 70.000 cicli ai 105.000 cicli. Alcune compagnie aeree e case costruttrici di velivoli, stanno invece collaborando con enti di ricerca ed industrie, allo sviluppo di sensori innovativi, da utilizzare per il monitoraggio strutturale. In quest'ottica si inserisce questo lavoro di tesi, volto ad analizzare l'attuale manutenzione di strutture aeronautiche, a ricercarne i limiti di carattere tecnico e le relative ripercussioni economiche ed a valutare i possibili rimedi offerti da sensori innovativi. Nel primo capitolo si è approfondito il tema della sicurezza del trasporto aereo, mettendo - 11 -

Tesi di Laurea

Facoltà: Ingegneria

Autore: Salvatore Costanzo Contatta »

Composta da 153 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 2649 click dal 19/06/2006.

 

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Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.