Design ed analisi aerodinamica di rotori di piccola scala con freccia variabile = Aerodynamic design and analysis of small scale swept rotors

Al giorno d'oggi l'impiego degli UAVs sta trovando ampio spazio in vari settori quali la sorveglianza, la logistica, la fotografia aerea e l'agricoltura di precisione. Tra i diversi tipi di UAVs, quelli di piccole dimensioni, noti come UAV, sono apprezzati per la loro versatilità e facilità d'uso, ma la loro progettazione presenta diverse sfide, tra cui la gestione dell'inquinamento acustico generato dai rotori, sia in condizioni di hover che di manovra. Pertanto, al fine di garantire una maggiore diffusione di tali dispositivi in settori ed ambienti ad oggi inesplorati, è fondamentale una continua analisi aerodinamica e la progettazione ottimizzata dei rotori al fine di ottenere una riduzione delle emissioni acustiche. In questo lavoro di tesi, viene studiata e implementata un'estensione della Blade Element Momentum Theory (BEMT) che tiene conto della presenza di un angolo di freccia variabile lungo la pala del rotore. Per compensare la riduzione delle prestazioni, è stato introdotto un metodo iterativo che permette di ricalibrare la distribuzione della corda e dell'angolo di twist della pala per ripristinare le prestazioni del rotore originale. Il modello è stato implementato in MATLAB e utilizzato per analizzare sia un rotore commerciale prodotto da T-Motor, sia una configurazione modificata con angolo di freccia variabile lungo la direzione radiale. I risultati ottenuti dimostrano l'efficacia del metodo nel ripristinare le performance aerodinamiche ridotte a causa della freccia, consentendo di esplorare nuove configurazioni di rotori con geometrie non convenzionali senza penalizzare le prestazioni. Infine, per validare l'affidabilità del modello sono state condotte delle simulazioni tramite Computational Fluid Dynamics (CFD) utilizzando il software commerciale Star CCM+.