Progetto preliminare di un aeroplano ibrido di categoria VLA, ottimizzazione del sistema propulsivo e analisi strutturale dell'ala in materiale composito = Preliminary Design of a Hybrid Very Light Aircraft, Propulsion System Optimization and Composite Wing Structural Analysis

In questo documento è esposto il progetto preliminare di un aeroplano di categoria VLA a propulsione ibrida. La configurazione innovativa viene sviluppata a partire da un velivolo preesistente equipaggiato con un propulsore tradizionale a combustione interna. L'intento è di limitare allo stretto indispensabile gli interventi sugli aspetti aerodinamici esplorando invece nuove soluzioni in campo propulsivo e strutturale. Nel suo insieme questa tesi vuole evidenziare come l'introduzione di un pacco batterie peggiori le performance in termini di range ed emissioni per chilometro e come questi svantaggi possano essere recuperati in termini di sicurezza, consumo orario e fattore di carico massimo prescrivibile. Tali aspetti possono essere determinanti in ottica di realizzazione di un velivolo da addestramento piloti. Sono state sviluppate delle metodologie innovative per il progetto preliminare di aerei ibridi. Viene introdotta una nuova formula analitica per il calcolo del range basata su una modifica dell'equazione di Breguet, mentre sul fronte della scelta delle batterie si propone un nuovo indice di valutazione (Modularity Index) adatto a confrontare diverse soluzioni in base alla capacità di occupare lo spazio ad esse riservato. Particolare enfasi è posta sui metodi di ottimizzazione, utilizzati per orientare la scelta dei parametri di progetto verso un obiettivo specifico. Si effettuano delle considerazioni sui vantaggi strutturali che si ottengono disponendo in ala le batterie, accompagnandole con alcune verifiche basate sul metodo degli elementi finiti. La tesi si conclude con delle analisi statiche per verificare l'integrità della struttura al carico ultimo e delle analisi modali per studiare come le variazioni strutturali e l'introduzione delle batterie influenzino i modi di vibrare.