Analisi di configurazioni multipala non convenzionali: uno studio del volo in hovering e validazione tramite CFD = Analysis of a non conventional multiblade configuration: an hovering study and a validation through CFD

Il seguente lavoro di tesi mira alla progettazione preliminare di tre configurazioni multipala nel caso di volo a punto fisso. In questo caso però, a differenza di un classico studio di avamprogetto, dove l'aspetto della macchina viene definito man mano che si procede con il lavoro, è stato usato come riferimento un brevetto di R. A. A. Couzinet del 1959. In esso si introduce una struttura a disco dotata di due rotori coassiali e contro-rotanti, su cui sono montate, a partire da un dato raggio interno, un elevato numero di palette. Nella prima parte di questo elaborato si è svolta una rassegna dei principali velivoli con cui il progetto potesse competere, sottolineando l'attenzione crescente degli ultimi anni sulle configurazioni VTOL (vertical take-off and landing), dato l'aumento dei costi del carburante, la necessità di trasportare più peso e le restrizioni di geometria e pesi date dal contesto urbano. Per l'approccio teorico della progettazione, si sono utilizzate le principali teorie per il design di elicotteri, andando ad esprimere le relazioni della spinta e della potenza in funzione della nuova geometria di pala proposta dall'autore del brevetto. Nella seconda parte invece, si sono formulati tre possibili modelli sulla base dei risultati del metodo parametrico usato. Le geometrie trovate infatti, sono state ottenute in seguito ad uno studio parametrico a partire da variabili note, come il raggio esterno e il numero di pale, per poi procedere con l'assegnazione arbitraria degli altri parametri, a seconda della missione e della assetto preposto per la configurazione del caso, in modo da garantire l'esistenza di almeno una configurazione valida per il contesto scelto. Infatti, ciascuna configurazione è stata pensata per un mercato specifico e ciò ha comportato delle scelte obbligate nelle fasi di design, come ad esempio l'alimentazione a batterie per il modello di tipo UAV (Unmanned Aerial Vehicle) o la necessità di dover riuscire a trasportare un passeggero per la conformazione di tipo taxi. Nella terza e ultima parte, è stata svolta una simulazione numerica tramite CFD (Computational Fluid Dynamics) per verificare che le ipotesi aerodinamiche fatte fossero corrette e che i risultati ottenuti da entrambi i metodi fossero simili. La necessità della validazione delle ipotesi nasce, soprattutto, dalle maggiori complicazioni che due rotori coassiali e contro-rotanti, posti a breve distanza uno dall'altro, apportano al design aerodinamico.