Maneuver Load Controls, Analysis and Design for Flexible Aircraft

L'obiettivo principale della Tesi di Dottorato e stato quello di definire metodologie numeriche per il disegno e l’analisi di un sistema di alleviazione del carico di manovra che tenga conto dell’elasticita della struttura, nonche di quantificare i benefici derivanti dall’utilizzo di tali sistemi in termini di allungamento della vita a fatica. Le metodologie sviluppate sono di tipo teorico/numerico. Nel corso del primo anno e stata messa a punto una metodologia per il calcolo dei parametri di equilibrio del velivolo elastico in manovra quasi-statica bilanciata ed un metodo per ridurre il carico strutturale alare. Nel corso del secondo anno e stata messa a punto una metodologia per il calcolo dell’efficacia aeroelastica di una superficie mobile quando essa e utilizzata per alleviare il carico da manovra simmetrica non stazionaria. L’attivita del terzo anno e consistita nel disegno concettuale di un sistema automatico di controllo dei carichi da manovra in volo longitudinale. E’ stata definita l’architettura del sistema aero-servo-elastico a loop chiuso per il controllo simultaneo del fattore di carico e del momento flettente nella stazione dell’ala piu sollecitata. Sono state eseguite applicazioni numeriche su velivolo a configurazione non convenzionale e a configurazione classica (joined-wing UAV e CS-25 business jet). Infine, e stato stimato il miglioramento della vita a fatica derivante dall’utilizzo di un sistema automatico di controllo dei carichi, per elementi strutturali alari dimensionati a momento flettente. I risultati numerici ottenuti in termini di riduzione del carico di manovra sono rilevanti. Sono state registrate diminuzioni del momento flettente alla radice alare fino ad oltre il 30%, sia in caso di velivoli a configurazione fortemente non convenzionale (joined-wing), sia in caso di velivoli classici. La principale limitazione della metodologia consiste nel fatto che il carico e osservato e controllato in un’unica stazione alare, generalmente la piu caricata che, in caso di architetture fortemente non convenzionali, potrebbe non coincidere con la radice alare. Tuttavia e possibile generalizzare il metodo introducendo altre superfici mobili dedicate all’alleviazione del carico per il controllo simultaneo in piu stazioni. Appare difficile che sistemi di “load control” possano portare alla riduzione del peso strutturale data la reticenza degli Enti Certificanti ad accettare che la progettazione strutturale sia eseguita “a carico ridotto” senza prevedere eccessive ridondanze dei sistemi. D’altro canto l’allungamento della vita a fatica costituisce un beneficio di fortissimo interesse industriale. Sono stati stimati allungamenti della vita a fatica fino ad oltre il 50%, per elementi strutturali dimensionati a momento flettente.