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Configurazione Aerodinamica di Velivoli ad Elevati Angoli di Attacco

Informazioni tesi

  Autore: Pier Luca Gasbarroni
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2005-06
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Aerospaziale
  Relatore: Renato Paciorri
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 105

Viene discusso il tema della supermanovrabilità e del controllo del velivolo ad elevati angoli di attacco, con particolare riferimento al comportamento delle superifici di controllo ad HAoA (High Angles of Attack) ed alla generazione di portanza nella fase di Post-Stallo. Viene dedicato molto spazio allo studio della struttura vorticosa che caratterizza il flusso su un'ala ad elevati angoli di incidenza, e gli effetti della scia sulle superfici di controllo del velivolo.

Si presenta uno studio sull'aerodinamica degli elevati angoli di attacco, ponendo particolare attenzione ai seguenti argomenti:

- Studio del flusso vorticoso su un'ala con pianta a delta, con risultati sulle velocità misurate nelle diverse strutture che compongono il vortice, misure sia sperimentali che ricavate da studi con CFD.
- Aerodinamica non lineare di Ali a delta ad HAoA, dove si studia il flusso sull'ala in presenza del vortex breakdown, illustrando un metodo numerico per predirne la posizione sull'ala.
- Descrizione approfondita del Vortex Breakdown e Vortex Bursting. Dopo l'analisi del flusso ad HAoA, si passa ad illustrare i metodi finora studiati e sviluppati per permettere al velivolo di sostentarsi e per preservare la controllabilità e manovrabilità. Tra le soluzioni più promettenti sono analizzate in dettaglio le seguenti:

- LEX: Leading Edge Extensions, Strakes.
- Vortex Flaps.
- Canards.
- Configurazione Alare FORWARD-SWEPT, che trova la sua applicazione nel Grumman X-29 e nel S-37 Berkut.

Per preservare la manovrabilità e controllabilità del velivolo ad HAoA, è strettamente necessario intervenire in particolare sul controllo dell'imbardata e del rollio, con i seguenti sistemi di controllo:

- Forebody Strakes.
- Vortex Flaps ad apertura differenziale discorde (Yaw), e concorde (Roll).
- Forebody Blowing, cioè un sistema di iniezione d'aria sul muso.
- Studio della geometria del forebody per aumentare la controllabilità.
- Chines.

E' inoltre affrontato il tema del wing rock e del Tail buffetting, entrambi fenomeni che riguardano la dinamica del velivolo quando alcune parti di esso, in particolare la sezione di coda, sono investite dalla scia sia dei propulsori che dell'ala principale. Tutto ciò ha una forte ripercussione sia sull'efficacia del controllo del velivolo da parte del pilota, sia sulla stabilità dinamica, ma anche sulla stabilità strutturale dell'aeromobile.


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1CAPITOLO 1 Super-Manovrabilità ed introduzione alle problematiche relative al controllo del velivolo ad Elevati Angoli di Attacco. 1.1 Super-Manovrabilità La continua richiesta di prestazioni sempre più elevate per i Jet Fighters nel volo manovrato in condizioni di combattimento, ha condotto alla ricerca di tecniche e soluzioni innovative per conseguire l’obiettivo della super-manovrabilità, ovvero la capacità di effettuare manovre in condizioni di post-stallo, altrimenti impossibili senza l’utilizzo di adeguati dispositivi aerodinamici e propulsivi. L’efficacia della super- manovrabilità deve essere collegata al mantenimento del controllo dell’aereo da parte del pilota anche durante tali manovre, nelle quali si verifica spesso una riduzione dell’efficienza delle superfici di controllo, in particolare durante queste manovre i piani di coda posteriori possono perdere la loro efficacia, rendendo estremamente difficile la modifica ed il controllo della traiettoria dell’aeromobile. Già dalla seconda guerra mondiale, i piloti ed i progettisti si resero conto di quanto fosse importante mantenere una posizione di vantaggio durante un combattimento aereo per abbattere il nemico e per preservare l’integrità del velivolo, nonché dei piloti stessi. Lo stesso succede nell’era moderna, dove però l’utilizzo di sistemi d’arma sempre più sofisticati, come i missili IR (Infra Red) a ricerca termica oppure i più avanzati missili radio-guidati, ha portato alla richiesta di una maggiore capacità dell’aereo di modificare rapidamente la propria traiettoria per sganciarsi dal missile in arrivo e per portarsi in posizione di vantaggio tattico, permettendo così l’abbattimento del nemico. Mentre i normali aeromobili civili possono volare ad angoli di incidenza massimi di 15°-18° prima che insorga lo stallo, i velivoli da combattimento di nuova concezione come l’europeo EF2000 o lo statunitense F/22 Raptor, sono in grado di raggiungere per brevi periodi di tempo incidenze oltre i 30°-40°, permettendo così una manovrabilità fuori dal comune. Durante gli ultimi anni, sono state esplorate differenti

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