Analisi aeroelastica di velivoli soggetti a raffica mediante modelli a parametri concentrati = Aeroelastic Analysis of aircrafts subjected to gusts using lumped parameter models

La presenza di perturbazioni imprevedibili all'interno dell'atmosfera terrestre influenzano la traiettoria e i carichi esperiti da un velivolo operativo. E' dunque necessario che la fase di progettazione comprenda uno studio accurato di quelle che possono essere i carichi dinamici e statici aggiuntivi che la struttura è portata a sopportare in presenza di questi fenomeni atmosferici. Per poter ottenere ciò, è pratica comune avvalersi di modelli della raffica e del velivolo adatti ad interagire tra loro. I modelli di raffica presenti in questo testo sono sia di tipo continuo che discreto, al fine di mostrare rispettivamente l'entità dei carichi massimi raggiungibili dall'azione di una raffica e la sua influenza sui modi propri della struttura. Particolare attenzione è stata rivolta al modello stocastico di raffica continua e su come esso si basi sui concetti di probabilità e Densità Spettrale di Potenza (PSD). Inoltre, sono stati introdotti i modelli di turbolenza di Dryden e Von Karman, i più utilizzati dalle più importanti normative aeronautiche del mondo. Il modello del velivolo flessibile utilizzato nel testo è stato ottenuto tramite un approccio di tipo Lagrangiano. Le deformazioni flessionali e torsionali sono state espresse tramite il metodo di Rayleigh-Ritz, che le approssima attraverso una serie di forme assunte per ipotesi. Tale approccio permette di derivare un sistema di equazioni a coordinate generalizzate, poco complesso e adatto per determinare risultati in modo rapido. Una volta determinati entrambi i modelli, è possibile valutare la risposta del velivolo alla raffica, sia in termini cinematici che di carico. Il metodo di determinazione del carico mostrato in questo testo si basa sulla supposizione di carichi continui lungo l'apertura alare del velivolo in questione, con i contributi dovuti rispettivamente all'azione aerodinamica e inerziale sovrapponibili tra loro. Inoltre, ogni contributo del carico risulta dipendente dalla risposta cinematica del velivolo. Infine, il modello viene utilizzato per analizzare la risposta di alcuni velivoli commerciali di diversa dimensione, al fine di determinare come il carico alare influenzi la risposta perturbativa sia in termini di carico e deformazione massimi sviluppabili che di frequenza di risonanze della struttura.