Analisi termomeccanica e ottimizzazione della deriva di un velivolo ipersonico airbreathing = Thermomechanical analysis and optimization of the fin of an hypersonic airbreathing aircraft

Grazie all’incessante sviluppo tecnologico, il volo ipersonico atmosferico diventa sempre di più un argomento ricorrente e concreto, che potrebbe rivoluzionare il concetto di trasporto aereo sia militare che civile, in quanto ridurrebbe drasticamente i tempi di volo. Con lo sviluppo di nuovi materiali è infatti possibile resistere agli elevati gradienti termici che si sviluppano quando la velocità supera Mach 5. In questo elaborato vengono studiate le performance termomeccaniche della deriva di un velivolo ipersonico airbreathing in configurazione waverider. Tali valutazioni sono state effettuate mediante analisi agli Elementi Finiti di un transiente termico seguito da un’analisi statica nell’istante in cui è stata rilevata la massima temperatura. La struttura, realizzata sotto forma di guscio in CMC, è stata analizzata a regime di crociera (Mach 8) grazie a flussi convettivi ed aerodinamici precedentemente ricavati tramite analisi CFD. Sono stati inoltre realizzati e messi a confronto vari modelli, ricavati da differenti tipologie di modellazione e differenti scelte progettuali. Infine sono state condotte delle ottimizzazioni strutturali, volte ad alleggerire il più possibile la struttura. L’obiettivo di tale tesi è quello di dimostrare che la struttura a guscio possa resistere ai suddetti carichi e che, anzi, è possibile apportare dei miglioramenti rispetto alla configurazione iniziale.