Academic literature on the topic 'Carrelli di atterraggio'

L’obiettivo di questo lavoro di tesi è l'implementazione di un modello dinamico rappresentativo dei carrelli di atterraggio di un elicottero, adatto alla simulazione del volo. Inizialmente sono state cercate informazioni teoriche su varie risorse disponibili in letteratura riguardanti gli elicotteri e, in particolare, i diversi tipi di carrelli; inoltre ho cercato di reperire informazioni sui modelli dinamici che permettono di calcolare le forze ed i momenti che agiscono sui carrelli degli elicotteri, specialmente in fase di atterraggio. L’elicottero è stato approssimato come un corpo rigido e si sono cercate le equazioni differenziali che descrivono la dinamica del moto, sia in un sistema di riferimento solidale all’elicottero (assi body), che in un sistema di riferimento inerziale (assi NED). Sono state quindi individuate le formule utili a modellare il contatto carrello-suolo e a stimare, durante l’atterraggio ed il decollo, le forze ed i momenti scambiati con il terreno. Sono quindi state individuate le matrici che permettono di passare da un sistema di riferimento all’altro attraverso gli angoli di Eulero. Successivamente si è studiato come modellare a livello dinamico il carrello di atterraggio di un elicottero, specialmente per quanto riguarda il contatto ruota-pneumatico con il terreno. Si è scelto di modellare il contatto approssimando la fisica del problema mediante un sistema molla-smorzatore. Una volta sviluppato un modello teorico del problema, esso è stato implementato in ambiente Simulink, un modulo del codice di calcolo ingegneristico Matlab che consente di creare modelli dinamici attraverso blocchi predefiniti ed effettuare simulazioni in diverse condizioni. I risultati ottenuti dalle simulazioni forniscono il valore numerico delle variabili interessate nella simulazione istante per istante e si riesce a salvare l’andamento nel tempo delle forze e dei momenti che agiscono sulle gambe del carrello dell’elicottero durante l’atterraggio.

L’obiettivo di questa tesi è analizzare la struttura e i carichi che agiscono sul carrello di atterraggio del Cessna 337 Skymaster, allo scopo di verificare la struttura esistente e, successivamente, studiare una sua ottimizzazione attraverso l’uso dei materiali compositi.

La presente tesi riguarda la realizzazione di un modello matematico descrivente il comportamento di un carrello d’atterraggio tubolare, comunemente denominato “skid landing gear”, e la sua interazione con il suolo. Inizialmente, tramite ricerca bibliografica e studio approfondito della materia in esame, viene realizzato un modello matematico per poter descrivere l’interazione tra il terreno e il carrello d’atterraggio tubolare di un elicottero. Successivamente si implementa il modello realizzato nell’ambiente di calcolo Matlab e si effettua una simulazione dinamica utilizzando Simulink, così da valutare la veridicità del modello. La simulazione dinamica consiste nell’effettuare un drop-test, ossia lasciare cadere il velivolo da una quota prestabilita, conferendogli un certo angolo di beccheggio. In una seconda fase, il modello realizzato viene adeguato ad un multi-rotore (quadri-rotore nel caso descritto in seguito) e si esegue una simulazione dinamica, quest’ultima consistente nel simulare la navigazione del multi-rotore utilizzando una serie di anelli di controllo. Un anello interno riguardante il controllo dell’assetto del velivolo, un secondo anello riguardante il controllo della velocità ed un anello esterno per quanto riguarda il controllo di posizione. Viene infine utilizzato un anello indipendente per quanto riguarda il controllo di quota e relativa velocità verticale.

Il seguente elaborato propone un'analisi e un'ottimizzazione del carrello di atterraggio del velivolo Cessna 337-Skymaster. L'ottimizzazione è stata fatta cercando materiali da costruzione diversi con l'obiettivo principale di ridurre il peso di tutto il carrello e andando, poi, ad analizzare tramite un'analisi statica il loro comportamento sotto il carico massimo. Il materiale di partenza del carrello di atterraggio è l'acciaio AISI 4130, mentre per l'ottimizzazione è stata scelta la lega di titanio Ti-6Al-4V e un materiale composito in fibra di carbonio a matrice epossidica. Dato che non si disponeva di disegni tecnici del carrello di atterraggio, sono state impiegate tecniche di reverse engineering per acquisire la geometria e le caratteristiche del pezzo in esame, utilizzando un laser scanner e i software dedicati.

La prima parte di questo elaborato è incentrata sulla modellazione CAD (Computer-Aided Design) in scala 1:1 del VariEze, velivolo canard dell'aviazione generale, progettato nel 1974 dall’ingegnere e imprenditore americano Burt Rutan, facente parte della categoria degli homebuilt aircraft. Successivamente è stata modellata al CAD una versione modificata del VariEze, anch’ essa in scala 1:1, che prevede la sostituzione del carrello fisso in favore di un carrello retrattile e l’aggiunta di carenature più grandi tra ali e fusoliera, per consentire l’alloggiamento del carrello. La seconda parte della tesi è stata incentrata su simulazioni CFD (Computational Fluid Dynamics) comparative dei due velivoli precedentemente modellati in diverse configurazioni e condizioni di volo. Infine sono stati analizzati e confrontati i risultati ottenuti con particolare riguardo alla differenza di peso ed efficienza che avviene a causa dell’implementazione di un carrello retrattile. Sviluppi futuri della tesi potrebbero prevedere prove sperimentali per verificare l'errore che deriva dalle analisi CFD.