Modelli aeroservoelastici per lo studio dell'interazione elicottero pilota

Abstract

Il lavoro di tesi è stato incentrato sulla modellazione aeroservoelastica di configurazioni elicotteristiche complete, in presenza di pilota, tesa ad effettuare analisi di stabilità relative a fenomeni di accoppiamento avverso tra uomo e macchina (Rotorcraft-Pilot Coupling); questo studio ha rappresentato uno dei primissimi realizzati nel campo, che, contrariamente a quanto avviene per i velivoli ad ala fissa, risulta essere ancora ad uno stadio prettamente embrionale. La tesi ha avuto come scopo principale quello di analizzare i requisiti in termini di modellazione per la corretta descrizione fisica dei complessi fenomeni strutturali, aerodinamici e biodinamici che sono alla base di un particolare tipo di RPC aeroelastico, il vertical bouncing, nel quali l'azione del pilota sul comando collettivo risulta essere prettamente passiva (non intenzionale) e , per quanto riguarda il velivolo, gli effetti di elasticità risultano preponderanti su quelli di dinamica rigida. In particolare, gran parte dell'attenzione è stata rivolta alla modellazione aeroelastica del rotore, che rappresenta l'elemento che maggiormente caratterizza e influenza l'elicottero. A tal riguardo sono stati sviluppati ed utilizzati diversi modelli aerodinamici accoppiati ad un modello strutturale di comprovata efficienza e già testato in più occasioni. Oltre allo sviluppo di modelli aerodinamici evoluti che prevedono l'inclusione di effetti di aerodinamica non stazionaria, nonché di effetti tridimensionali, è stato inoltre necessario sviluppare tutta la parte di dinamica e aerodinamica relativa all'accoppiamento con la fusoliera ed il pilota. Il modello di fusoliera è stato derivato dalle classiche equazioni della dinamica del volo, arricchito con i contributi dovuti all'elasticità del telaio ed alla servoelasticità. Infine in collaborazione con altri centri di ricerca si è pervenuti alla definizione di un modello di pilota alternativo a quello, sfruttato ampiamente nel corso della tesi, sviluppato da Mayo alla fine degli anni '80.