Un dottorando del DIMEAS vince l'AIAA 2024 Solid Rocket Best Paper Award
Il prestigioso AIAA 2024 Solid Rocket Best Paper Award, conferito dall’American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) per il miglior articolo nel campo dei razzi a propellente solido, è stato assegnato al dottorando in Ingegneria Aerospaziale Giovanni Polizzi, autore del paper scientifico “A Numerical Method for Burnback Analysis of UV-cured Solid Rocket Propellant Grains”.
L’articolo, realizzato sotto la supervisione dei docenti Andrea Ferrero, Filippo Masseni e Dario Pastrone del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale-DIMEAS, ha conquistato il riconoscimento grazie all’innovazione, alla rilevanza scientifica e alla qualità del lavoro. La selezione è stata curata dal Solid Rocket Technical Committee, un comitato di esperti di settore, e il premio è stato consegnato in occasione del 2025 AIAA SciTech Forum tenutosi a Orlando, in Florida, il 6 gennaio scorso, uno degli eventi più importanti per la comunità aerospaziale mondiale. A ritirare il premio, è stato lo stesso Giovanni Polizzi, alla presenza del presidente dell’AIAA Dan Hastings e del direttore del gruppo AIAA Propulsion and Energy Rusty Powell.
Il paper scientifico premiato è nato nell’ambito di un progetto avviato nel 2018, il quale ha ricevuto il finanziamento biennale di Compagnia di San Paolo e che ha portato alla luce un brevetto. L’obiettivo ambizioso, sin dal 2018, è stato quello di ripensare i processi tradizionali di progettazione e produzione dei grani di propellente solido composito (in inglese grains), ossia i blocchi di combustibile all’interno del motore del razzo, che contengono nella loro miscela combustibile e ossidante, generando gas caldi per produrre spinta durante la combustione.
I grani tradizionali vengono realizzati con un processo complesso e costoso che prevede l’aggiunta di additivi al materiale di base, rendendolo sensibile alle alte temperature, e il successivo trattamento in forno. Questo approccio implica significativi costi infrastrutturali e alti rischi per la sicurezza degli operatori.
La soluzione proposta dai ricercatori elimina il trattamento termico, introducendo una lavorazione più sicura, sostenibile ed economica: la polimerizzazione del propellente avviene infatti tramite radiazione ultravioletta generata da un semplice LED, combinata con l’uso di tecniche di manifattura additiva. Questo metodo riduce non solo i costi, ma anche i rischi per la sicurezza, aprendo la strada a una produzione più sostenibile ed efficiente. Inoltre, la manifattura additiva permette di applicare un controllo puntuale nella composizione e nella porosità del grano, fornendo un ulteriore strumento di controllo della prestazione del propulsore e garantendo così maggiore flessibilità per i progettisti.
In particolare, Polizzi ha approfondito strumenti numerici avanzati per simulare l’evoluzione della geometria dei grani durante la combustione, integrandoli con modelli fluidodinamici per analizzare il flusso dei gas e valutare le prestazioni del razzo. L’innovazione risiede nella capacità di questi strumenti di adattarsi alle nuove caratteristiche balistiche del propellente prodotto con tecniche innovative.
L’obiettivo del progetto è stato quello di rivedere le metodologie esistenti e sviluppare una versione preliminare di un modello completo per l’analisi balistica di propellenti solidi non uniformi. La ricerca ha simulato e analizzato la distribuzione della composizione del propellente all’interno del grano per verificarne l’influenza sulle prestazioni del motore.
Le simulazioni, validate con dati sperimentali e modelli numerici e analitici disponibili, hanno confermato l’efficacia dello strumento, evidenziando una buona corrispondenza con i dati di riferimento, aprendo così la strada per un nuovo paradigma nella progettazione di grani combustibili innovativi.