PR CAMPANIA FESR 2021-2027
Priorità: 1. Ricerca Innovazione, Digitalizzazione e Competitività
Obiettivo Specifico 1.1 “Sviluppare e rafforzare le capacità di ricerca e di innovazione e l’introduzione di tecnologie avanzate”
Azione 1.1.2 “Stimolare il trasferimento tecnologico e sostenere il potenziale dell’ecosistema regionale della ricerca e dell’innovazione”
CADIRASAT-FM
Flight Model for advanced atmospheric re-entry
Titolo del progetto: CADIRASAT-FM (Flight Model)
Acronimo: CADIRASAT-FM
Capofila: ALI S.p.A.
Partner di progetto: C.I.R.A. S.c.p.A. – Alpha Impulsion
Programma di riferimento: RIS3 Campania
Area di specializzazione: Aerospazio
Ambito tecnologico: Space Economy
Traiettoria tecnologica: 4.7 – Tecnologie per il volo super/ipersonico
Durata del progetto: 24 mesi
TRL target: TRL 8
Il progetto
CADIRASAT-FM è un progetto di ricerca e sviluppo finalizzato alla progettazione e realizzazione di un dimostratore tecnologico del Nose Cap associato al sistema di protezione termica di una piattaforma per il rientro atmosferico controllato.
Il progetto si inserisce nell’ambito della RIS3 Campania – Area di specializzazione Aerospazio, nel dominio tecnologico della Space Economy e nella traiettoria 4.7 dedicata alle tecnologie per il volo super/ipersonico.
L’obiettivo è sviluppare e qualificare un sistema di protezione termica innovativo, scalabile e adattabile, integrando la tecnologia brevettata IRENE® per il rientro atmosferico controllato.
Il progetto prevede inoltre lo studio di fattibilità di un sistema di lancio dedicato basato sulla tecnologia di propulsione ibrida autophage Slab Burner, sviluppata da Alpha Impulsion.
Il percorso di sviluppo comprende attività di ingegneria di sistema, analisi di missione, progettazione, simulazione numerica, sviluppo meccanico, realizzazione del dimostratore e campagne di test e qualificazione, con l’obiettivo di raggiungere un livello di maturità tecnologica TRL 8.
Gli obiettivi
Le principali finalità di CADIRASAT-FM sono:
- progettare e sviluppare il Nose Cap associato al sistema di protezione termica;
- integrare e valorizzare la tecnologia IRENE® per il rientro atmosferico controllato;
- sviluppare un dimostratore tecnologico rappresentativo delle condizioni operative previste;
- raggiungere il TRL 8 per il sistema di protezione termica;
- sviluppare l’architettura di sistema della piattaforma e le relative interfacce;
- realizzare lo studio di fattibilità di un sistema di lancio dedicato basato sulla tecnologia Slab Burner;
- eseguire analisi aerodinamiche, aerotermodinamiche e termo-strutturali;
- verificare sperimentalmente le prestazioni del sistema attraverso campagne di prova e qualificazione;
- contribuire allo sviluppo di tecnologie per il rientro controllato e alla riduzione dei rischi associati alla produzione di detriti spaziali.
Le tecnologie
IRENE®
Uno degli elementi tecnologici centrali del progetto è IRENE®, tecnologia brevettata per la protezione termica e il rientro atmosferico controllato.
Il sistema è concepito per proteggere il veicolo durante la fase di rientro nell’atmosfera, affrontando le condizioni termiche e aerodinamiche associate alla fase più critica della missione.
Nel progetto CADIRASAT-FM, IRENE® viene integrata nel percorso di sviluppo e qualificazione del sistema di protezione termica, con l’obiettivo di portare la tecnologia verso un livello di maturità TRL 8.
Nose Cap
Il progetto prevede la progettazione e realizzazione di un Nose Cap, elemento associato al sistema di protezione termica della capsula.
Le attività comprendono la definizione dell’architettura, la progettazione strutturale e termica, la scelta dei materiali, la modellazione digitale, le analisi numeriche e la realizzazione del dimostratore tecnologico.
Il Nose Cap sarà successivamente sottoposto alle attività di verifica e qualificazione previste dal progetto.
Slab Burner
CADIRASAT-FM comprende anche uno studio di fattibilità relativo a un sistema di lancio dedicato basato sulla tecnologia Slab Burner, sviluppata da Alpha Impulsion.
Slab Burner è una tecnologia di propulsione ibrida autophage concepita per un sistema a singolo stadio, con propellenti non esplosivi, possibilità di controllo della spinta e riaccensione.
Nell’ambito del progetto saranno sviluppate l’architettura del sistema propulsivo, la piattaforma di prova e il relativo sistema di misura, accompagnate da attività di simulazione, progettazione e verifica.
Il percorso di sviluppo
Il progetto è articolato in 8 Work Package, che coprono l’intero percorso dalla definizione dell’architettura di sistema fino alla sperimentazione e qualificazione.
WP1 – Ingegneria di Sistema
Responsabili: ALI S.p.A. / Alpha Impulsion – M1-M10
Definizione dell’architettura ingegneristica di CADIRASAT-FM e della strategia di integrazione tra sistema di protezione termica, struttura, avionica e sistema di lancio.
Le attività comprendono l’impostazione dell’architettura multidominio e l’utilizzo di metodologie di Model-Based Systems Engineering (MBSE).
WP2 – Architettura di Sistema e Propulsivo Lanciatore
Responsabile: Alpha Impulsion – M1-M10
Definizione dei requisiti di integrazione e lancio e sviluppo della piattaforma di prova per il sistema propulsivo Slab Burner, con realizzazione del primo modello ingegneristico.
WP3 – Analisi di Missione
Responsabile: C.I.R.A. S.c.p.A. – M1-M12
Analisi della missione e definizione del CONOPS (Concept of Operations), accompagnate da simulazioni CFD e analisi termo-strutturali finalizzate alla caratterizzazione delle condizioni di rientro.
WP4 – Design della Capsula e del Sistema di Protezione Termica
Responsabile: ALI S.p.A. – M1-M12
Progettazione tecnica della capsula, definizione della configurazione strutturale e progettazione del sistema di protezione termica.
Le attività comprendono modellazione digitale tridimensionale e sviluppo secondo i requisiti applicabili.
WP5 – Design del sistema Slab Burner, banco di prova e sistema di misura
Responsabile: Alpha Impulsion – M1-M18
Progettazione dettagliata della piattaforma di prova dello Slab Burner, definizione delle prestazioni, sistema di acquisizione e gestione dei dati e aspetti di sicurezza.
WP6 – Design dello Scudo Termico dello Spacecraft
Responsabile: C.I.R.A. S.c.p.A. – M8-M12
Progettazione del sistema di protezione termica, definizione dei materiali e delle interfacce e supporto tecnico alla progettazione dello scudo termico.
WP7 – Sviluppo Meccanico
Responsabile: ALI S.p.A. – M13-M22
Sviluppo avanzato dei componenti meccanici, selezione dei materiali, definizione delle strategie di prova e realizzazione del dimostratore tecnologico.
WP8 – Testing
Responsabile: C.I.R.A. S.c.p.A. – M13-M24
Campagne di prova e qualificazione del sistema di protezione termica in condizioni rappresentative dell’ambiente di rientro.
Le attività comprendono prove presso il Plasma Wind Tunnel (PWT) del CIRA e presso laboratori di qualificazione, oltre a prove ambientali quali shock, vibrazioni e termo-vuoto.
I risultati sperimentali saranno confrontati con le analisi CFD e utilizzati per le attività di verifica e qualificazione.
I partner
ALI S.p.A. – Capofila
ALI S.p.A. è il soggetto capofila del progetto e coordina le attività di sviluppo.
Nell’ambito di CADIRASAT-FM, ALI è coinvolta nell’ingegneria di sistema, nella progettazione della capsula e del sistema di protezione termica, nello sviluppo meccanico e nelle attività di integrazione e qualificazione del dimostratore.
C.I.R.A. S.c.p.A.
Il Centro Italiano Ricerche Aerospaziali (CIRA) contribuisce al progetto attraverso le competenze nell’analisi di missione, nelle simulazioni aerodinamiche e aerotermodinamiche, nelle analisi termo-strutturali e nella progettazione e qualificazione sperimentale del sistema di protezione termica.
Le attività di testing prevedono anche l’impiego del Plasma Wind Tunnel e dei laboratori di qualificazione del CIRA.
Alpha Impulsion
Alpha Impulsion è coinvolta nello sviluppo dell’architettura del sistema di lancio e nella tecnologia propulsiva Slab Burner.
Nell’ambito del progetto, l’azienda è responsabile delle attività relative all’architettura propulsiva, alla progettazione del banco di prova, al sistema di misura e alle relative attività di simulazione e verifica.
Risultati attesi
Il progetto CADIRASAT-FM punta alla realizzazione e qualificazione di un dimostratore tecnologico del sistema di protezione termica, con particolare riferimento al Nose Cap, e al raggiungimento del TRL 8.
Tra i principali risultati attesi:
- almeno 1 prototipo completamente integrato e funzionante del Nose Cap;
- almeno 3 campagne di test termici sul prototipo;
- almeno 4 campagne sperimentali complessive;
- almeno 5 analisi CFD/FEM validate sperimentalmente;
- test e qualificazione di almeno 3 materiali ad alte prestazioni;
- almeno 6 documenti di qualificazione tecnica;
- definizione e validazione dell’architettura del sistema propulsivo Slab Burner;
- almeno 5 simulazioni CFD/FEM relative al sistema propulsivo;
- validazione di almeno 10 requisiti di interfaccia tra capsula e lanciatore;
- coinvolgimento di almeno 10 FTE nelle attività di ricerca e sviluppo;
- valorizzazione di almeno 1 brevetto e avvio di almeno 1 ulteriore attività brevettuale;
- avvio di almeno 2 attività/contatti per il trasferimento tecnologico.
Innovazione e sostenibilità
CADIRASAT-FM sviluppa tecnologie dedicate al rientro atmosferico controllato e alla protezione termica dei veicoli spaziali, contribuendo alla crescita di competenze industriali e scientifiche nel settore della Space Economy.
L’integrazione di tecnologie innovative per la protezione termica e lo studio di soluzioni avanzate per il sistema di lancio sono finalizzati alla realizzazione di architetture tecnologiche più evolute e adattabili.
Il progetto si inserisce inoltre nel più ampio obiettivo di sviluppare soluzioni per un accesso e un utilizzo dello Spazio maggiormente sostenibili, anche attraverso tecnologie orientate al controllo del rientro e alla riduzione dei rischi connessi alla produzione di detriti spaziali.
Impatto sul sistema aerospaziale campano
CADIRASAT-FM contribuisce al rafforzamento dell’ecosistema regionale dell’aerospazio attraverso lo sviluppo di competenze e tecnologie nei settori del rientro atmosferico, della protezione termica, della propulsione avanzata e delle architetture modulari.
La collaborazione tra imprese e organismo di ricerca consente di integrare competenze complementari lungo l’intero ciclo di sviluppo: dall’ingegneria e dalla progettazione alle simulazioni, dalla realizzazione dei componenti fino alle prove sperimentali e alla qualificazione.
Il progetto rappresenta quindi un’opportunità di consolidamento delle competenze tecnologiche e industriali regionali nel settore della Space Economy.
