Magnifico, Marco (2016) KRISTINA: Kinematic RIb based STructural system for INnovative Adaptive trailing edges. [Tesi di dottorato]

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L’obiettivo principale della Tesi di Dottorato, dal titolo "KRISTINA, Kinematic RIb based STructural system for INnovative Adaptive trailing edges", è stato quello di progettare, da un punto di vista strutturale, un bordo d’uscita alare adattivo, nell’ambito del progetto FP7 SARISTU. In particolare, l’implementazione della variazione della curvatura è stata realizzata attraverso la progettazione di centine articolate ad un singolo grado di libertà, integrate in una struttura dimensionata per sostenere le condizioni di carico limite di un velivolo della categoria CS 25. Particolare attenzione è stata posta nella verifica strutturale e funzionale, nonché nell’accertamento della rispondenza delle geometrie realizzate rispetto a quelle teoriche. Approcci sia teorici che sperimentali sono stati impiegati nella validazione del design. Ogni anno i trasferimenti aerei vengono utilizzati da oltre tre miliardi di persone nel mondo e per trasportare migliaia di miliardi di euro di beni. Questi valori sono in crescita secondo le statistiche e potrebbero raddoppiare entro pochi lustri. Con la crescita del numero dei voli, le sfide per l’industria aeronautica sono rappresentate dalla realizzazione di velivoli sempre più leggeri, più efficienti, in grado di mantenere bassi costi operativi e ridurre l’impatto ambientale in termini di inquinamento e rumore. In questo scenario, le strutture adattive sono state individuate dai ricercatori come un potenziale strumento per il raggiungimento di queste finalità, principalmente grazie ai vantaggi che un velivolo, in prospettiva totalmente adattabile alle diverse condizioni di volo, presenterebbe in termini di miglioramento delle prestazioni aerodinamiche e conseguentemente nell’ottimizzazione dei consumi. Nell’ambito del progetto SARISTU, il più grande progetto di ricerca finanziato dall’Unione Europea, è stata trattata l’integrazione fisica di strutture “intelligenti” sull’ala di un velivolo da trasporto civile, ed in particolare di un bordo d’uscita, un bordo d’attacco ed una winglet morphing. Nel presente lavoro di tesi è stato sviluppato il design della struttura primaria dell’”Adaptive Trailing Edge Device”, la sua integrazione con i sistemi di controllo e attuazione, la sua verifica strutturale, sia statica che aeroelastica e la validazione del design attraverso innovative tecniche low cost di reverse engineering. Le prove in galleria del vento hanno dimostrato un effettivo impatto, in particolare dell’ATED, sulle prestazioni dell’ala. I principali risultati includono la definizione di una strategia progettuale efficace, sia in fase preliminare che di dettaglio, di un dispositivo morphing ad alto TRL, nonché la dimostrazione della integrabilità di tale tecnologia in strutture reali. Tali risultati hanno ricadute applicative, prefigurando la possibilità di integrazione di un trailing edge adattivo sull’ala di un velivolo reale per la dimostrazione della sua efficacia attraverso prove di volo.

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