Simulazione di un Sistema Propulsivo Aeronautico Integrato con Raffreddamento e Generazione di Potenza Elettrica Ausiliaria = Simulation of an Integrated Aeronautical Propulsion System with Cooling and Auxiliary Electrical Power Generation

Il lavoro di tesi proposto ha lo scopo di sviluppare, in ambiente Matlab/Simulink, un modello dinamico di simulazione di un sistema propulsivo aeronautico (motore a 4 tempi accoppiato ad un'elica tripala) che includa gli impianti principali: • sistema di raffreddamento (misto aria-liquido) • sistema di generazione di potenza elettrica ausiliaria. Tale modello di simulazione restituirà il valore atteso (funzione del tempo) delle seguenti grandezze: • prestazioni del motore (potenza -coppia e spinta- disponibili) • consumi del motore • prestazioni dell'impianto di raffreddamento e di lubrificazione (temperature olio e coolant, potenze termiche smaltite da radiatore olio, radiatore coolant e raffreddamento ad aria del core motore) in funzione delle seguenti caratteristiche: o power setting o regime di rotazione del motore o caratteristiche del motore (mappature del motore disponibili dal costruttore) o caratteristiche dell'elica, sulla base dei coefficienti di trazione, spinta e rendimento dell'elica resi disponibili dal costruttore dell'elica o caratteristiche del sistema di generazione di potenza elettrica impiegato (dati costruttore) o assorbimenti elettrici richiesti dalla specifica fase operativa o condizioni atmosferiche (modello di atmosfera standard "ISA" + variazioni off "ISA") o caratteristiche dell'impianto carburante. La modellazione dell'elica si baserà sulle formulazioni classiche disponibili in letteratura, adattate alla specifica applicazione; stessa considerazione anche per la modellazione del raffreddamento che si baserà su una fisica semplificata tanto dell'impianto che della portata di raffreddamento disponibile ai radiatori/al core motore. Considerato che il modello di simulazione si baserà su schematizzazioni semplificate (modelli a parametri concentrati), si utilizzeranno dei coefficienti "di tuning" i cui valori verranno determinati nella fase di set-up finale del modello, fase che verrà effettuata: • riproducendo punti stazionari di funzionamento del sistema provenienti dalla sperimentazione a terra ed in volo • riproducendo transitori di funzionamento corrispondenti a variazioni note delle condizioni al contorno / degli input provenienti dalla sperimentazione a terra ed in volo • da un processo di ottimizzazione dove il set di coefficienti "di tuning" sarà tale da minimizzare il valore di un funzionale proporzionale, per un selezionato numero di parametri, alla differenza tra risposte ottenute dalla simulazione e risposte rilevate al vero.