This paper proposes an aerodynamic model of a new concept, Robinson R22 class helicopter fuselage, for which a large amount of data coming from a CFD analysis is available. This model describes its aerodynamic behaviour, namely the aerodynamic forces trend as a function of the angle of attack e the sideslip angle. The first iteration is carried out through the implementation of a mathematical model developed by Peter D. Talbot, in the simulation environment. This uses a detailed representation over a nominal angle of attack and sideslip range that goes from minus fifteen to plus fifteen degrees, and it uses a simplified curve fit at larger angles. Proven the mathematical model to be unsuitable in the accurate description of the aerodynamic behaviour in the large angles range, a numerical model based on the best fitting of the data, coming from the computational simulation and therefore intrinsically accurate, is developed. The fusalage numerical model is then implemented in a complete simulator of the helicopter under investigation, developed by the \emph{University of Bologna}. A static stability analysis is then performed in order to evaluate the impact of the fuselage sub-system, in terms of stabilty derivatives, on the helicopter dynamics.

Questo elaborato propone un modello aerodinamico di fusoliera di un elicottero di nuova concezione nella classe Robinson R22, per il quale si dispone di una grande quantità di dati derivanti da analisi CFD. Tale modello ne descrive il comportamento aerodinamico, ossia l'andamento delle forze e dei momenti agenti sulla stessa, in funzione degli angoli di attacco e scivolata laterale. La prima iterazione viene condotta implementando nell'ambiente di simulazione un modello matematico derivato da Peter D. Talbot. Questo descrive in maniera dettagliata l'andamento delle azioni aerodinamiche per angoli di attacco e scivolata laterale compresi tra meno e più quindici gradi, mentre descrive la rimanente porzione dell'intervallo in maniera meno accurata. Appurata l'inadeguatezza del modello matematico nella descrizione del comportamento aerodinamico nell'intervallo di grande angoli, viene sviluppato un modello numerico basato su di operazioni di dati derivanti dall'analisi computazionale e, per tale motivo, intrinsecamente accurato. Il modello di fusoliera così sviluppato viene, quindi, implementato in un simulatore dell'elicottero posto sotto studio, sviluppato dall'\emph{Università di Bologna}. Infine, viene effettuata un'analisi di stabilità statica che si propone di valutare l'impatto del sotto-sistema di fusoliera, in termini di derivate di stabilità, sulla dinamica dell'elicottero nel suo complesso.

Modellazione delle azioni aerodinamiche di fusoliera per un elicottero civile

LORENZI, MARCO
2021/2022

Abstract

This paper proposes an aerodynamic model of a new concept, Robinson R22 class helicopter fuselage, for which a large amount of data coming from a CFD analysis is available. This model describes its aerodynamic behaviour, namely the aerodynamic forces trend as a function of the angle of attack e the sideslip angle. The first iteration is carried out through the implementation of a mathematical model developed by Peter D. Talbot, in the simulation environment. This uses a detailed representation over a nominal angle of attack and sideslip range that goes from minus fifteen to plus fifteen degrees, and it uses a simplified curve fit at larger angles. Proven the mathematical model to be unsuitable in the accurate description of the aerodynamic behaviour in the large angles range, a numerical model based on the best fitting of the data, coming from the computational simulation and therefore intrinsically accurate, is developed. The fusalage numerical model is then implemented in a complete simulator of the helicopter under investigation, developed by the \emph{University of Bologna}. A static stability analysis is then performed in order to evaluate the impact of the fuselage sub-system, in terms of stabilty derivatives, on the helicopter dynamics.
2021
Modeling of the fuselage's aerodynamic actions for a civil helicopter
Questo elaborato propone un modello aerodinamico di fusoliera di un elicottero di nuova concezione nella classe Robinson R22, per il quale si dispone di una grande quantità di dati derivanti da analisi CFD. Tale modello ne descrive il comportamento aerodinamico, ossia l'andamento delle forze e dei momenti agenti sulla stessa, in funzione degli angoli di attacco e scivolata laterale. La prima iterazione viene condotta implementando nell'ambiente di simulazione un modello matematico derivato da Peter D. Talbot. Questo descrive in maniera dettagliata l'andamento delle azioni aerodinamiche per angoli di attacco e scivolata laterale compresi tra meno e più quindici gradi, mentre descrive la rimanente porzione dell'intervallo in maniera meno accurata. Appurata l'inadeguatezza del modello matematico nella descrizione del comportamento aerodinamico nell'intervallo di grande angoli, viene sviluppato un modello numerico basato su di operazioni di dati derivanti dall'analisi computazionale e, per tale motivo, intrinsecamente accurato. Il modello di fusoliera così sviluppato viene, quindi, implementato in un simulatore dell'elicottero posto sotto studio, sviluppato dall'\emph{Università di Bologna}. Infine, viene effettuata un'analisi di stabilità statica che si propone di valutare l'impatto del sotto-sistema di fusoliera, in termini di derivate di stabilità, sulla dinamica dell'elicottero nel suo complesso.
Helicopter fuselage
Aerodynamic actions
Mathematical model
File in questo prodotto:
File Dimensione Formato  
Lorenzi_Marco.pdf

accesso aperto

Dimensione 3.77 MB
Formato Adobe PDF
3.77 MB Adobe PDF Visualizza/Apri

The text of this website © Università degli studi di Padova. Full Text are published under a non-exclusive license. Metadata are under a CC0 License

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/33255