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PACE
Il Consiglio consultivo per la ricerca e l’innovazione nel settore dell’aviazione in Europa (ACARE) ha definito una visione chiara: realizzare un settore dell’aviazione climaticamente neutro con emissioni nette di CO₂ pari a zero entro il 2050. Il raggiungimento di questo ambizioso obiettivo richiede una svolta fondamentale verso tecnologie di propulsione a emissioni zero, in cui i sistemi basati su celle a combustibile svolgono un ruolo chiave. Per consentire decisioni informate nelle prime fasi del processo di sviluppo, sono necessarie nuove capacità per analizzare concetti di velivoli non convenzionali sin dalle prime fasi di progettazione. Il progetto LuFo VII-1 MIMOSA risponde a questa esigenza sviluppando un ambiente di simulazione digitale integrato e multiscala che collega la progettazione preliminare del velivolo alla modellizzazione dettagliata delle celle a combustibile e della gestione termica, consentendo una solida valutazione del sistema nelle fasi iniziali.
Finanziato dal Ministero federale tedesco per gli Affari economici e l’Energia, il progetto MIMOSA riunisce le competenze dei suoi partner: simulazione globale di aeromobili e sistemi (PACE), simulazione delle celle a combustibile e della gestione termica (AVL), progettazione di aeromobili (TU Berlin) e integrazione pratica nei flussi di lavoro di progettazione di aeromobili reali da parte del costruttore (Deutsche Aircraft).
Il progetto collega la piattaforma di progettazione preliminare per aeromobili e sistemi di bordo Desmo con lo strumento di simulazione di sistema AVL CRUISE™ M per simulazioni ad alta fedeltà delle celle a combustibile e della gestione termica, consentendo una valutazione coerente e su più scale dei nuovi concetti di propulsione. Gli aerei regionali alimentati a celle a combustibile – specialmente se utilizzano idrogeno rinnovabile – possono raggiungere un risparmio di CO₂ fino al 100%, insieme a significative riduzioni di rumore ed emissioni e a un aumento stimato del cinque per cento dell’efficienza complessiva della propulsione.
Guidato da PACE, il progetto MIMOSA studia come strumenti di simulazione dettagliata delle celle a combustibile, come ad esempio AVL CRUISE™ M, possano essere integrati con la piattaforma di progettazione preliminare di aeromobili Desmo per sfruttare le sinergie nella progettazione a livello di sistema e di aeromobile. Interfacce digitali su misura consentono lo scambio di dati sulle prestazioni con la risoluzione richiesta per la simulazione multiscala, garantendo una connessione senza soluzione di continuità dai singoli componenti all’aeromobile completo.
Chiudendo il ciclo di progettazione dal livello dei componenti a quello dell’aeromobile, MIMOSA aiuta gli ingegneri a restringere lo spazio di progettazione nelle prime fasi dello sviluppo e a identificare costose configurazioni senza sbocchi prima che inizi la progettazione dettagliata. Il progetto esplora inoltre la simulazione di architetture di sistema multiple per determinare le configurazioni più promettenti e migliorare le prestazioni e l’efficienza degli aeromobili regionali ibridi-elettrici. Attraverso questo approccio integrato e multiscala, MIMOSA fornisce un solido quadro di riferimento per la valutazione nelle fasi iniziali, decisioni progettuali più rapide e informate, nonché sistemi di propulsione a celle a combustibile ottimizzati che supportano direttamente la transizione verso un’aviazione regionale a zero emissioni di carbonio.
Il progetto mira quindi a ridurre la durata della fase di pre-progettazione degli aerei regionali ibridi-elettrici, garantendo al contempo l’accuratezza fisica. Si stanno studiando modelli surrogati assistiti dall’intelligenza artificiale per accelerare ulteriormente la scansione dei parametri. Una volta convalidato, il flusso di lavoro offrirà ai costruttori un metodo rapido e affidabile per sviluppare velivoli più ecologici e silenziosi, in linea con gli obiettivi di zero emissioni nette di CO₂.
All’interno di Desmo vengono modellate architetture alternative di sistemi a celle a combustibile e viene monitorata la loro influenza sulla massa, sull’aerodinamica e sulle prestazioni operative.
PACE analizzerà il ruolo della sostituzione delle architetture di sistema e del benchmarking, nonché le applicazioni di apprendimento automatico a supporto della progettazione di aeromobili regionali ibridi-elettrici, con l’obiettivo di ottimizzare il processo di sviluppo.
Le informazioni ricavate da un primo ciclo di accoppiamento flessibile tra Desmo e uno strumento dettagliato di simulazione delle celle a combustibile e della gestione termica confluiranno poi nelle specifiche e nell’implementazione dell’interfaccia necessarie per un flusso di lavoro di simulazione multiscala.
Nella foto: in prima fila, da sinistra a destra: Prof. Dr. -Ing. Andreas Bardenhagen (Professore, TUB), Fatemeh Nasri (Product Manager, PACE), Michael Shamiyeh (Ingegnere responsabile della progettazione generale degli aeromobili, Deutsche Aircraft), Lukas Eisenberger (Ingegnere chimico, AVL) e in seconda fila, da sinistra a destra: Vladislav Todorov (ricercatore associato, TUB), Andreas Gobbin (ricercatore associato, TUB), Christoph Junkereit (consulente, PACE), Enrico Stauss (consulente, PACE), Dr.-Ing. Sascha Seidl (responsabile di progetto, AVL) e Jonathan Berberich (sponsor del progetto, DLR).
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PACE
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Deutsche Aircraft
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Technische Universitat Berlin
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AVL
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CODICE PROGETTO: 20M2408A
ENTE DI FINANZIAMENTO: FEDERAL MINISTRY FOR ECONOMIC AFFAIRS AND ENERGY
PROGRAMMA DI FINANZIAMENTO: LUFO VII-1
DURATA DEL PROGETTO: 36 MESI
DATA DI INIZIO: 1 OTTOBRE 2025
DATA DI FINE: 30 SETTEMBRE 2028
RESPONSABILE DI PROGETTO: FATEMEH NASRI
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