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.