In galleria del vento il progetto STAR mostra che la torsione attiva può tagliare il suono in atterraggio e migliorare l’efficienza degli elicotteri

Gli elicotteri restano strumenti imprescindibili per il soccorso, la protezione civile e numerose missioni operative. Ma il loro impatto acustico, in particolare durante la discesa per l’atterraggio, rappresenta un limite tecnico e sociale rilevante. In questo contesto si inserisce il progetto Smart Twisting Active Rotor (STAR), coordinato dal German Aerospace Center (DLR), che punta a ripensare il comportamento dinamico delle pale del rotore attraverso l’integrazione di attuatori piezoceramici capaci di modificarne la torsione in tempo reale.

La recente campagna sperimentale, condotta nella grande galleria del vento a bassa velocità del German-Dutch Wind Tunnels (DNW), a Marknesse nei Paesi Bassi, ha rappresentato un passaggio chiave: per la prima volta al mondo è stato testato un rotore quadripala di quattro metri di diametro dotato di sistema di torsione attiva integrato. I risultati indicano una riduzione del rumore fino a sette decibel in fase di discesa, un dimezzamento delle vibrazioni e un incremento dell’efficienza in condizioni di carico elevato.

Torsione attiva e adattamento dinamico alle condizioni di volo

Il principio alla base del progetto STAR si colloca nel solco delle ricerche sull’adattività strutturale in ambito aeronautico in Germania. Tradizionalmente, la geometria delle pale del rotore è definita in fase di progettazione e può variare solo attraverso sistemi meccanici complessi, come i meccanismi di passo collettivo e ciclico. Tuttavia, le condizioni aerodinamiche cui un elicottero è sottoposto variano sensibilmente tra hovering, volo traslato ad alta velocità, manovre rapide e discesa.

Durante l’hovering e il volo veloce, il rotore richiede potenze elevate e genera significative sollecitazioni vibrazionali. Queste ultime non incidono soltanto sul comfort, ma anche sulla fatica strutturale e sui costi di manutenzione. Secondo analisi di settore, la gestione delle vibrazioni rappresenta una delle principali sfide nella progettazione rotorcraft contemporanea, con impatti diretti su affidabilità e ciclo di vita.

Il sistema sviluppato dal DLR introduce una soluzione radicalmente diversa: l’integrazione di attuatori piezoceramici all’interno della superficie della pala. Applicando una tensione elettrica, questi dispositivi generano una deformazione controllata che induce la torsione del profilo. Con corrente continua si ottiene una regolazione statica; con corrente alternata, una modulazione dinamica sincronizzata con le condizioni di volo. Il comportamento ricorda quello di un “muscolo artificiale”, capace di reagire in modo rapido e preciso.

L’assenza di componenti meccaniche dedicate alla torsione rappresenta un elemento distintivo. Come ha spiegato Berend Gerdes van der Wall, responsabile del progetto presso il DLR,

“l’approccio consente di minimizzare l’influenza delle forze centrifughe sulle prestazioni del sistema attivo. In un rotore in rotazione, tali forze sono infatti tra le più critiche da gestire, soprattutto quando si introducono elementi mobili o aggiuntivi”.

La possibilità di adattare la pala in modo dinamico alle condizioni aerodinamiche apre a una logica di controllo distribuito delle prestazioni del rotore. Non si tratta più di regolare l’angolo di attacco complessivo, bensì di intervenire sulla distribuzione del carico lungo la pala, mitigando fenomeni come il blade-vortex interaction, tra le principali cause di rumore impulsivo in fase di discesa.

Validazione sperimentale e cooperazione internazionale

La campagna di misura presso il DNW, durata tre settimane alla fine del 2025, ha coinvolto un ampio partenariato internazionale: oltre al DLR, hanno partecipato la NASA e la United States Army (Stati Uniti d’America), ONERA (Francia), DNW, JAXA (Giappone), il Korea Aerospace Research Institute e la Konkuk University (Corea del Sud). Una collaborazione che riflette l’interesse globale per soluzioni capaci di conciliare prestazioni operative e sostenibilità acustica.

Il test ha riguardato un rotore quadripala con diametro di quattro metri, equipaggiato con il sistema di torsione attiva. Le misure hanno coperto un ampio spettro di parametri: forze e momenti del rotore, potenza assorbita, movimenti e deformazioni delle pale, carichi strutturali, pressioni superficiali, misure acustiche e indagini sul campo di flusso e sullo strato limite.

Questa mole di dati consente una validazione approfondita dei modelli computazionali, elemento cruciale per il trasferimento tecnologico verso applicazioni operative. In ambito rotorcraft, la simulazione numerica (dal CFD alle analisi aeroelastiche) è sempre più centrale, ma richiede dataset sperimentali di alta qualità per calibrare e verificare gli algoritmi.

I risultati preliminari indicano una riduzione del rumore fino a sette decibel durante la discesa di atterraggio. Dal punto di vista percettivo, una diminuzione di tale entità equivale a oltre metà del rumore percepito. Parallelamente, le vibrazioni sono state ridotte di oltre il 50 per cento, mentre l’efficienza del rotore è aumentata in condizioni di carico elevato.

Secondo analisti del settore, la combinazione di riduzione acustica, attenuazione delle vibrazioni e miglioramento dell’efficienza rappresenta un allineamento raro di benefici in ambito aeronautico, dove spesso l’ottimizzazione di un parametro comporta penalizzazioni su altri fronti. In questo caso, l’approccio attivo sembra consentire una gestione più fine dei compromessi progettuali.

Le implicazioni vanno oltre l’elicottero convenzionale. I dati raccolti possono essere applicati a configurazioni ad alta velocità e ai velivoli per la urban air mobility, dove l’accettabilità acustica costituisce una condizione abilitante per l’operatività in contesti urbani. Secondo stime di mercato e report istituzionali, l’impatto sonoro è tra i principali fattori di accettazione pubblica dei nuovi sistemi di mobilità aerea.

Verso rotori più intelligenti e aeromobili più sostenibili

Il progetto STAR si inserisce in una traiettoria più ampia che vede l’industria aerospaziale investire in tecnologie attive e adattive. Dalle ali a geometria variabile ai sistemi di controllo del flusso, l’obiettivo è superare l’approccio statico alla progettazione per introdurre elementi capaci di reagire alle condizioni operative in tempo reale.

Nel caso dei rotori, l’adozione di pale con torsione attiva potrebbe ridurre la dipendenza da soluzioni strutturali sovradimensionate, tradizionalmente necessarie per gestire carichi e vibrazioni. Questo si traduce potenzialmente in benefici anche in termini di massa e consumo energetico, aspetti centrali nella transizione verso un’aviazione più sostenibile.

Resta da affrontare la sfida dell’integrazione industriale: affidabilità a lungo termine degli attuatori piezoceramici, gestione dell’alimentazione elettrica in ambiente rotante, certificazione aeronautica. Tuttavia, la dimostrazione in galleria del vento rappresenta un passaggio cruciale dal laboratorio a un contesto operativo realistico.

In un settore dove l’innovazione procede spesso per incrementi marginali, la capacità di intervenire direttamente sulla dinamica della pala apre uno scenario di discontinuità. Se le prossime fasi di sviluppo confermeranno i risultati ottenuti, la torsione attiva potrà diventare uno dei pilastri dei rotori di nuova generazione, contribuendo a rendere l’elicottero (e più in generale il velivolo a decollo verticale) più efficiente, meno rumoroso e meglio integrato nei contesti urbani del futuro.

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