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Ottimizzazione di Manovre per Velivoli ad Ala Rotante

Informazioni tesi

  Autore: Luca Riviello
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2002-03
  Università: Politecnico di Milano
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Aerospaziale
  Relatore: Carlo L. Bottasso
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 148

Il presente lavoro affronta il problema dell’ottimizzazione delle manovre nel piano longitudinale, arbitrariamente complesse, per velivoli ad ala rotante.
Le metodologie ed i modelli utilizzati sono in linea con lo stato dell’arte per questo tipo di applicazioni e vengono in questa sede analizzati ed arricchiti alla luce degli sviluppi piu' recenti e delle attuali richieste del settore. La discretizzazione temporale scelta si inserisce nel quadro dei metodi ad elementi finiti, ed i risultati sono ottenuti sulla base di un modello di elicottero appositamente sviluppato e validato. Un'attenta analisi delle soluzioni in bibliografia ha permesso di proporre una metodologia originale che tiene conto della volabilita' della manovra generata: a questo scopo, si interviene sulla cifra di merito del problema di ottimo aggiungendo, con pesi opportuni, termini legati alla velocita' di variazione dei controlli, che viene recuperata in modo coerente con la discretizzazione utilizzata. In un capitolo dedicato, sono risolti alcuni tipici problemi di ottimo particolarmente interessanti dal punto di vista applicativo, e ne vengono proposti di nuovi.
Il lavoro presenta come interessante evoluzione lo sviluppo di un algoritmo multiscala che abbina le procedure descritte in questa ricerca ad un modello di maggiore dettaglio da guidare lungo la manovra ottenuta grazie all’ottimizzazione: l’algoritmo ed un semplice esempio preliminare sono presentati in un’ampia appendice.

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1. INTRODUZIONE 1.1 Premesse L’applicazione di metodologie di simulazione inversa alle problematiche della meccanica del volo e` certamente un campo di ricerca interessante ed attuale, specialmente per quanto riguarda i velivoli ad ala rotante. Questa ricerca ha raggiunto risultati ormai consolidati che hanno dimostrato l’importanza di questo tipo di strumenti in fase di progetto e sintesi dei problemi ingegner- istici: se infatti gli strumenti di analisi basati sull’integrazione nel tempo di modelli dinamici piu` o meno sofisticati del velivolo hanno ormai raggiunto un livello di dettaglio notevolissimo, essi forniscono puramente una simulazione del comportamento del sistema dati gli ingressi e tutte le variabili di progetto. Viceversa, la possibilita` di risolvere problemi inversi comporta la capacita` di imporre delle condizioni sulla manovra, e di ottenere come risultato la traiet- toria e la relativa storia temporale dei comandi. Cio` permette di rispondere alla domanda cruciale riguardante le strategie di pilotaggio di un velivolo: date le necessarie condizioni—le specifiche stabilite dalle normative—qual e` la manovra ottima da compiere? Programmi internazionali quali RESPECT [26] mostrano come l’ottimiz- zazione di traiettorie nel caso di elicotteri e convertiplani, specie in relazione alle manovre di emergenza, si stia rivelando sempre piu` importante, data la crescente attenzione mostrata da tutte le principali ditte del settore, inter- essate ad aggiornare i loro attuali strumenti di simulazione. Le procedure di decollo ed atterraggio per i velivoli ad ala rotante sono un aspetto quantomai delicato: esse possono essere particolarmente complesse e devono essere stu- diate non solo per garantire la sicurezza del volo ma anche per risultare il piu` possibile attuabili. La strategia scelta per condurre il velivolo in una data manovra puo` inoltre avere un impatto notevole sulla sua accettabilita` sia in termini di costi operativi che di rumore prodotto, fino a ricadere sul congestionato traffico aeroportuale. Le manovre molto complesse e dinamiche di un elicottero comportano un numero di incognite in gioco molto elevato ed una descrizione dettagliata e coerente. Questo livello di complessita` ha limitato molto, fino a tempi recenti, gli strumenti utilizzabili per analizzare le manovre di cui ci occuperemo nel

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