MIMOSA

LE MOTIVAZIONI

MIMOSA apre la strada all’aviazione regionale a zero emissioni di carbonio integrando strettamente una simulazione in tempo reale delle celle a combustibile e della gestione termica con la piattaforma di progettazione preliminare degli aeromobili Desmo di PACE.

Un unico digital thread collega la singola cella all’intera struttura dell’aeromobile, consentendo agli ingegneri di analizzare le interazioni tra stack, raffreddamento e cellula, eseguire studi di sensibilità bottom-up e ottimizzazioni di sistema top-down all’interno di un unico flusso di lavoro coerente.

Modelli di riferimento di aeromobili regionali ibrido-elettrici e convenzionali forniscono una baseline prestazionale immediata, trasformando obiettivi di sostenibilità astratti in valori verificabili di autonomia, payload e consumo energetico.

LE MOTIVAZIONI

IL PROGETTO IN SINTESI

Finanziato dal Ministero Federale Tedesco per l’Economia e l’Energia, MIMOSA si concentra sul collegamento della piattaforma di progettazione preliminare Desmo con uno strumento di simulazione dettagliata delle celle a combustibile e della gestione termica, per realizzare una simulazione multiscala.

Sono in fase di sviluppo interfacce dedicate per consentire uno scambio continuo di dati tra cellula e propulsione: domanda di potenza, flussi di calore e strategie operative devono essere sincronizzati, affinché ogni modifica a livello di componente abbia un impatto sull’intero aeromobile. In parallelo, viene analizzato il potenziale supporto delle tecniche di intelligenza artificiale a questa integrazione: vengono sviluppati metodi in grado di ridurre i tempi di calcolo o migliorare l’accuratezza delle previsioni.

L’ambiente integrato risultante costituisce la base per la valutazione sistematica di diverse configurazioni di sistema e aiuta a individuare più rapidamente i design ottimali. I miglioramenti ottenibili vengono poi quantificati attraverso analisi approfondite.

IL PROGETTO IN SINTESI

MIMOSA esplora l’integrazione di strumenti di simulazione dettagliata delle celle a combustibile e della gestione termica (ad es. AVL CRUISE™ M) con la piattaforma di progettazione preliminare Desmo, sfruttando le sinergie nella progettazione di sistema e dell’aeromobile nel suo complesso per migliorare prestazioni, efficienza e sostenibilità ambientale degli aeromobili ibrido-elettrici e delle loro simulazioni. Vengono sviluppate interfacce personalizzate tra i tool di simulazione per lo scambio di dati di potenza, calore e flussi di massa con il livello di dettaglio necessario a una vera analisi multiscala.

Inoltre, MIMOSA studia la possibilità di simulare diverse architetture di sistema all’interno dello stesso studio, variando la pressione dello stack, la resistenza aerodinamica dei radiatori, la configurazione dello stoccaggio dell’idrogeno, e rendendo visibile la loro influenza combinata su autonomia, payload e fabbisogno energetico. Chiudendo il ciclo dal componente al livello aeromobile, lo spazio di progettazione viene ristretto fin dalle prime fasi e le configurazioni non promettenti vengono eliminate prima di avviare attività di dettaglio costose.

Il progetto mira quindi a ridurre la durata della fase di pre-design degli aeromobili regionali ibrido-elettrici, mantenendo al contempo un’elevata accuratezza fisica. Vengono analizzati modelli surrogati assistiti dall’IA per accelerare ulteriormente le scansioni parametriche. Una volta validato, il flusso di lavoro offrirà ai produttori uno strumento rapido e affidabile per sviluppare aeromobili più puliti e silenziosi, in linea con gli obiettivi di neutralità climatica (net-zero CO₂).

RUOLO DI PACE

All’interno di Desmo vengono modellate architetture alternative di sistemi a celle a combustibile e ne viene monitorata l’influenza su massa, aerodinamica e prestazioni di missione.

PACE analizzerà il ruolo dei cambi di architettura di sistema e delle attività di benchmarking, oltre alle applicazioni di machine learning a supporto della progettazione di aeromobili regionali ibrido-elettrici, con l’obiettivo di semplificare e velocizzare il processo di sviluppo.

Le conoscenze derivate da un primo ciclo di accoppiamento “loose” tra Desmo e uno strumento di simulazione dettagliato per celle a combustibile e gestione termica confluiranno poi nella definizione delle specifiche di interfaccia e nella loro implementazione, necessarie per un flusso di simulazione multiscala.

Nell’immagine: prima fila, da sinistra a destra: Prof. Dr.-Ing. Andreas Bardenhagen (Professore, TUB), Fatemeh Nasri (Product Manager, PACE), Michael Shamiyeh (Overall Aircraft Design Engineer, Deutsche Aircraft), Lukas Eisenberger (Ingegnere chimico, AVL); seconda fila, da sinistra a destra: Vladislav Todorov (Ricercatore, TUB), Andreas Gobbin (Ricercatore, TUB), Christoph Junkereit (Consulente, PACE), Enrico Stauss (Consulente, PACE), Dr.-Ing. Sascha Seidl (Project Manager, AVL) e Jonathan Berberich (Project Sponsor, DLR).

RUOLO DI PACE

All’interno di Desmo vengono modellate architetture alternative di sistemi a celle a combustibile e ne viene monitorata l’influenza su massa, aerodinamica e prestazioni di missione.