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 Il Plasma Wind Tunnel (vedi scheda tecnica) è oggi il più grande e moderno mezzo di prova esistente al mondo per test a temperature estremamente elevate e pressioni che simulano le condizioni di rientro nell'atmosfera terrestre di sistemi spaziali come lo Space Shuttle e i velivoli per il salvataggio dell' equipaggio della Stazione Spaziale.
Rispetto ad impianti similari, ma di dimensioni e capacità operative estremamente inferiori, il Plasma Wind Tunnel realizzato al C.I.R.A. (Centro Italiano Ricerche Aerospaziali) di Capua è caratterizzato da una massiva applicazione di tecnologie dei sistemi di controllo e di strumentazione, essendo dotato di un apparato completamente automatizzato.
Le comuni gallerie del vento sono utilizzate per provare aerei subsonici, supersonici e da qualche tempo anche ipersonici, ma simulando regimi di volo inferiori a quelli registrabili nel rientro dall'atmosfera. Alcune di queste sono anche riscaldate, ma fino ad un massimo di 1.400/1.500 C., perché utilizzano sistemi a combustibile.
Le gallerie cosiddette "al plasma" sono invece capaci di riscaldare il gas a temperature varianti tra i 5.000 ed i 10.000 C., al centro del flusso.
Questi valori sono simili a quelli che un velivolo deve affrontare durante la traiettoria di rientro attraverso l'atmosfera terrestre.
In questo modo, con gli appropriati parametri di simulazione di volo, in un impianto di prova a terra si riescono a provare i materiali resistenti ad alte temperature ed idonei a proteggere i velivoli spaziali. Il cuore del sistema è l'arco elettrico che assume le funzioni di un riscaldatore che, per mezzo di una scarica di energia, aumenta la temperatura dell'aria.
Si tratta di un procedimento del tutto simile alle candele delle auto solo che, nel caso descritto, l'arco elettrico, a cui viene applicato un voltaggio pari a 30KV, è attraversato da correnti fino a 9.000 Ampere.
Il gas caldo viene scaricato nella camera di prova attraverso un ugello conico, con sezioni modulari amovibili per la variazione dell'area di uscita, in modo da poter ottenere ben quattro configurazioni differenti. Le condizioni di rientro ad alta quota si realizzano attraverso la combinazione dell'alta pressione e dell'elevata temperatura con il livello di vuoto esistente nella camera di prova.
Il monitoraggio del flusso sui modelli e le condizioni di prova prescritte per i tempi del test programmati sono garantiti dalle sonde di rilevamento.
I dati relativi ai segnali di verifica e le misure sul modello in prova vengono acquisiti da una sala controllo, tramite un sistema di cavi a fibra ottica di circa 5 Km. In questa sala vi sono computer che conducono le operazioni di prova ed altri che sovrintendono alla sicurezza delle stesse, monitorando tutti i sistemi, e, in caso di pericolo, arrestano automaticamente il test.
A questi sistemi, che rappresentano il cuore dell'impianto, si affiancano quelli ausiliari altrettanto critici per la riuscita della prova. Sono rappresentati dai sistemi di vuoto, di raffreddamento, di aria, di abbattimento di ossidi di azoto e dalla sottostazione elettrica da 140 MVA.
Tutto quest'insieme rappresenta la complessa macchina del Plasma Wind Tunnel, il cui governo richiede uno staff dedicato di specialisti, le cui capacità si sono formate nel lungo processo di progettazione e realizzazione dell'impianto e ne costituiscono oggi la principale garanzia di buon funzionamento.
Capacità riconosciuta anche dall'Agenzia Spaziale Europea che ha contribuito alla realizzazione di questo progetto, finanziando il 33% dei costi.
Progetto che ha iniziato la sua gestazione nella metà degli anni '80, quando si stavano sviluppando gli studi di fattibilità per la navetta spaziale europea HERMES, ed allora E.S.A. e C.I.R.A. affrontarono e pianificarono la realizzabilità di questo impianto gettando le basi per la sua effettiva esecuzione.
Il Plasma Wind Tunnel è, quindi, frutto di una collaborazione internazionale la cui portata va ben al di là del valore dell'investimento economico fatto da E.S.A..
Nella metà degli anni '80 rappresentava un'apertura di credito nei confronti di un'Italia spaziale a cui bisognava dare un ritorno per la sua partecipazione in E.S.A..
Oggi costituisce un impegno soddisfatto che ha consentito all'Europa la conquista di una leadership i cui confini sono tutti ancora da esplorare. È stato un impegno faticoso da rispettare sia per la complessità del progetto in quanto tale, ma anche per lo scetticismo, spesso strumentale, che lo ha sempre accompagnato.
Noi siamo riusciti a raggiungere l'obiettivo perfissato, con un ampio riconoscimento per il lavoro svolto.
La presenza di tutti i principali rappresentanti del mondo spaziale alla inaugurazione dell'impianto ha, di fatto, conferito un ruolo nuovo all'Italia, nel complesso e promettente settore dei sistemi spaziali riutilizzabili e degli aerospazioplani. Il Plasma Wind Tunnel ha una valenza significativa non solo per il mondo aerospaziale, ma anche per tutte le esigenze delle imprese interessate all'utilizzo di materiali resistenti ad alte temperature, in diverse condizioni operative.
Il gruppo di gestione del Plasma Wind Tunnel, infatti, è integrato da gruppi di ricerca operanti nel settore dei materiali avanzati, dell'aerotermodinamica e della propulsione spaziale, in modo da offrire le conoscenze tecnologiche, teorico e numeriche complementari alle prove in galleria.
Da analisi di marketing svolte in questi anni si prevede che il Plasma Wind Tunnel sarà utilizzato innanzitutto dall'Agenzia Spaziale Europea ma anche il Giappone, la Cina, l'India ed il Canada figurano nella lista dei possibili utenti.
Non è escluso anche il mercato statunitense, atteso il gran numero di richieste cui deve soddisfare la NASA.
Il C.I.R.A., con l'inaugurazione del Plasma Wind Tunnel, ha ampliato ulteriormente il patrimonio di competenze e laboratori offerti alla comunità ed operanti in diversi settori dai materiali alla controllistica, dall'aerodinamica alle strutture, etc..
Un patrimonio formato fondamentalmente da uomini competenti al servizio della comunità nazionale ed internazionale.
SCHEDA TECNICA
Temperatura flusso d'aria:
10.000 gradi centigradi
Arco Elettrico:
70 MW di potenza
Camera di prova:
cilindrica - diametro 5 metri altezza 7 metri
Costo:
150 miliardi di lire
Nome:
Plasma Wind Tunnel/SCIROCCO
Utilizzo:
effettuare tutte le prove tipiche delle fasi di progettazione e sviluppo di
sistemi di protezione termica per impieghi aerospaziali
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