Sherlock Holmes dell'aeronautica

Quasi più infallibili di una scatola nera, sono  le indagini condotte da ingegneri e tecnici specializzati che ricercano i motivi di guasti e danni subiti dai motori aerei.

giugno 2018

Una prima rassicurante premessa è d’obbligo: l’aereo continua ad essere il mezzo di trasporto più sicuro al mondo. Infatti, secondo il rapporto ufficiale dell’EASA (European Aviation Safety Agency) nel 2016 si è registrato un solo incidente aereo fatale sul totale dei voli di linea europei (uno degli anni record per il traffico aereo: quasi 10.191 milioni di voli in totale e una media giornaliera di 27.844) e sono stati 16 gli incidenti senza conseguenze fatali. 

Ciononostante, anche i motori di un aereo, possono subire danni, incidenti o semplicemente patire l’usura del tempo e delle migliaia, o milioni, di ore in volo. Per questo alle volte non basta la scatola nera, ma occorre un’analisi più profonda e micro dettagliata: quella condotta da ingegneri e tecnici aeronautici dei team di Failure Analysis e Quality di Avio Aero, come di GE Aviation. “La Failure Analysis è la scienza che si occupa di definire le cause primarie, o le più probabili, per cui si è verificato un disservizio, un cedimento strutturale o una rottura.

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L’obbiettivo finale è fornire tutte le azioni correttive per evitare il ripetersi futuro di un evento del genere”, spiega Luca Cassatella, Failure Analysis & Materials Lab Manager di Avio Aero. Nel  grande laboratorio di Rivalta di Torino - attrezzato con microscopi e macchine d’avanguardia per analisi di provini e campioni che arrivano a scrutare particolari cento volte più sottili di un capello - campeggia una lavagna con un motto sensazionale: “failure is part of the success”.

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Cassatella ha cominciato il suo percorso nell’aeronautica, dopo la  laurea in ingegneria dei materiali al Politecnico di Torino, entrando in azienda nel 2001, poi dal 2004 ha assunto la responsabilità del Laboratorio di Failure Analysis: “l’85% circa dei componenti che riceviamo proviene da motori che volano regolarmente (in servizio) o nuovi programmi in fase di test avanzato”. Le investigazioni condotte dai team di Avio Aero riguardano tutte le tipologie di componenti prodotte dall’azienda stessa, e specialmente quelle anche disegnate: turbine, ovvero dischi e pale delle stesse, e trasmissioni, inclusi ingranaggi e cuscinetti, e anche i loro contenitori esterni (case).

“Qui a Rivalta arrivano principalmente componenti di trasmissioni, su cui andiamo a lavorare cercando di definire le cause del danno o disservizio. La frattura è solitamente il danno più diffuso, ma possono presentarsi danneggiamenti superficiali, variazioni indesiderate di caratteristiche meccaniche del metallo o anche deformazioni più gravi. Il guasto estrinseco più comune in esercizio, rimane la fatica (intesa quella indotta dall’usura e sforzo meccanico), l’analisi della sua origine e della propagazione. La Failure Analysis però non è una scienza infallibile, né spesso risolutiva. Il successo di un’indagine è fortemente legato all’esperienza specifica di chi conduce l’analisi, così come alle informazioni e dati a supporto: una volta, ad esempio, mi è capitato di ricevere una trasmissione con un ingranaggio privo di una sua parte fondamentale che si era separata durante l’evento e finendo irrecuperabilmente nell’oceano” racconta Cassatella. 

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All’arrivo di una parte interessata da danneggiamento, per prima cosa si procede a ispezionare il componente e fotografarlo nelle stesse condizioni in cui arriva, sul ripiano che nel team chiamano “tavolo da obitorio”. Dopo di che, si procede con l’ispezione tramite ingrandimenti via via superiori, fino ad arrivare, se richiesto, a sezionare la parte per osservarla al microscopio ottico ed elettronico. Questo processo, attraverso analisi, ipotesi, riscontri scientifici e prove fotografiche, si conclude con un report che stabilisce il cosiddetto Failure Scenario.

“A volte basta anche una sola piccola disattenzione per procurare un grave danno a componenti del motore, oppure una temperatura troppo elevata, corpi esterni come volatili o ceneri vulcaniche, vibrazioni o anche sforzi eccessivi, fino a manovre azzardate del pilota” continua Cassatella. In Avio Aero, questi specialisti che da una cricca o graffio sulla superficie metallica potrebbero risalire a vita, morte e miracoli di un motore aereo, si distribuiscono tra il sito di Rivalta, dove con Cassatella opera un team di 5 persone, e quello di Brindisi. Nel sito pugliese un ‘guru’ degli investigatori aeronautici conduce investigazioni, su motori completi e specialmente su componenti turbina, supportando anche la qualità per la produzione e ha nel laboratorio metallografico la sua “area del pensiero”.

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Maurizio Piccione, salentino di nascita,  è un ingegnere autodidatta poiché ha studiato da perito meccanico e poi, visto il suo straordinario talento per metallografia e frattografia (rispettivamente studio della struttura fisica dei metalli e delle superfici metalliche fratturate, ndr.) ha cominciato subito a lavorare in azienda nel 1991. “Ho iniziato come tecnico del laboratorio indagini e ho avuto l’opportunità sia di imparare tantissimo sul lavoro sia, in parallelo, di seguire corsi e convegni specialistici in Italia e all’estero” racconta Piccione, che fin dagli anni ‘90 - quando l’attuale Repair Station di Pomigliano forniva manutenzione e assistenza per interi motori ad Alitalia e ad altri operatori - è uno degli specialisti coinvolti nelle indagini più complesse. “Attualmente conduco attività investigative  per tutti i siti Avio Aero e , attraverso i nostri ingegneri, mi capita anche di fornire pareri tecnici su richiesta delle aviazioni militari nazionali ed estere, le aerolinee commerciali, la NTSB (National Trasportation Safety Board degli USA ) e gli OEM (Original Engine Manufacturer).”

“I materiali metallici, le superleghe, di cui sono fatti i componenti a volte completano la loro vita arrivando a maturità o sostituzione programmata perfettamente integri. Oggi ingegneria e testing prevedono quasi tutto, ma l’uomo o la natura possono sempre incidere sul corso delle cose”, Piccione è lo specialista che ogni pilota o test engineer vorrebbe consultare in certi casi. Seduto nella sua “area del pensiero”, osserva con microscopi ottici o elettronici (quello di Brindisi tra i più avanzati in Italia), ragiona sulle cause e realizza immagini frattografiche ad alta definizione delle superficie di frattura. Immagini  simili a quelle di dendrocronologia: un metallo presenta le stesse venature di un tronco d’albero quando viene tagliato longitudinalmente, in questo caso però non si tratta di anni, ma di fatica e sollecitazioni che il metallo ha subito prima della rottura. “Le immagini metallografiche delle superleghe ti raccontano la ‘storia clinica’ delle esposizioni termiche. Spesso, la prima cosa che faccio è cercare di ricostruire se tutto parte da un difetto nel materiale del componente aeronautico o dall’utilizzo del motore, ragiono su come ‘funzionano le cose’ e su cosa ‘racconta il componente’ riguardo alle cause che lo hanno portato alla rottura. La cosa più difficile del nostro lavoro è risalire al perché si è verificato un certo fenomeno”.

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Le investigazioni sui motori aeronautici rappresentano un lavoro decisamente stimolante e alcuni giovani potrebbero pensare che ingegneria dei materiali o chimica di certo conducano a illustri carriere nella ricerca, ma poco emozionanti in confronto a quelle cui sono destinati gli ingegneri meccanici o aerospaziali. Potrebbe averlo pensato anche Enzo Palermo, che è un ingegnere meccanico e ha maturato esperienze lavorative nei settori automotive e beni di consumo.

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Ma nel 2015 Palermo è entrato nel team di Rivalta e ha scoperto il mondo della Failure Analysis, comprendendo che “pochissime aziende eseguono questo tipo di analisi e investigazioni tecniche, personalmente avevo maturato esperienze del genere solo in ambito elettronico. Mentre su componenti di motore aereo la casistica diventa molto più ampia e interessante. Attualmente, stiamo lavorando per digitalizzare e incrementare lo scambio di conoscenze e casistiche che gestiamo in Italia coi team americani, come con quelli europei dell’EDC a Varsavia e del TTC a Istanbul”.

C’è forse da chiedersi, infine, come affronterebbe la paura del volo, se eventualmente la provasse, uno di questi specialisti, magari Maurizio Piccione? “Viaggio sugli aerei con estrema fiducia: motori e componenti, prima di andare in servizio, devono passare migliaia di ore di test, in condizioni anche estreme, e sono disegnati da bravissimi ingegneri. Tuttavia, se ci penso, mentre sono in volo riesco a immaginare esattamente cosa avviene all’interno del motore, in ogni sua parte”.  

Immagine di copertina, fonte: sublog.divecircle.com

AUTHOR

Yari Bovalino