Spessore dello skin t s

Come già espresso nel capitolo dedicato alla descrizione del metodo di ottimizzazione, avendo fatto l’ipotesi di cassone alare doppiamente simmetrico rispetto agli assi locali y e z, lo spessore dello skin è identico sul ventre e sul dorso dell’ala.

Ala anteriore

L’evoluzione dello spessore dello skin nel cassone alare dell’ala anteriore durante il pro- cesso di ottimizzazione è mostrato in figura A.1.

Tra i vari step dell’ottimizzazione, rappresentati dalle quattro linee, si nota una sostanziale differenza tra i casi A e B e gli altri due. Le prime due curve (rossa e blu) che rappresen- tano gli step00rigidi00 hanno un andamento molto simile, raggiungendo il massimo valore

Figura 4.2: Spessore dello skin nel cassone dell’ala anteriore durante i quattro step dell’ottimizzazione

dell’area in corrispondenza del nodo 9 dove è posto il kink dell’ala. Questa discontinuità geometrica per la direzione dell’asse del cassone alare comporta uno stress più elevato sulle strutture, che si traduce in spessori ed aree più grandi. Il passaggio dal primo al secondo step comporta una riduzione degli spessori dello skin dovuti all’introduzione dei correnti che incrementano la rigidezza del pannello valutato rispetto al suo asse baricen- trico. E’ interessante notare come il gap presente tra le linee rossa e blu, tra i nodi 1 e 18, sia proporzionale al valore dello spessore dello skin. La differenza massima tra le due linee si raggiunge proprio in corrispondenza del nodo 9.

Nel nodo 18 tutte le linee hanno lo stesso valore (0.005 m) che coincide anche col loro minimo. Questa sezione vedremo in seguito essere molto importante perchè in corrispondenza di questa si annulla il momento Myche flette l’ala fuori dal suo piano.

Le linee rosa e nera (che rappresentano rispettivamente gli step D ed E) hanno valori molto simili tra loro (come era prevedibile anche dai valori delle tabelle 4.1 e 4.2) che mostrano solo un modesto incremento a seguito dell’introduzione del vincolo di flutter. Tali differenze sono evidenti intorno al nodo 16, sezione nella quale il vincolo di flutter impone una maggior rigidezza torsionale, che è condizionata soprattutto dallo spessore dello skin.

L’introduzione del vincolo di aeroelasticità statica, consentendo all’ala di deformarsi sotto i carichi applicati, permette una notevole riduzione dello spessore dello skin. Le linee rosa e nera nel punto di gap massimo (nodo 9) mostrano uno spessore ts che vale circa la metà

Paratia

La figura 4.3 mostra l’evoluzione dello spessore dello skin nel cassone alare della paratia, durante il processo di ottimizzazione.

Nella struttura di collegamento tra l’ala anteriore e quella posteriore l’andamento delle

Figura 4.3: Spessore dello skin nel cassone della paratia durante i quattro step dell’ottimizzazione

quattro linee è molto simile e mostra un minimo nel nodo 27. Infatti, vista la distribuzione di portanza a00farfalla00 sulla paratia le sezioni meno sollecitate saranno quelle centrali. La scala del grafico di figura 4.3 è stata definita a partire dal valore massimo dello spessore dello skin che si ha in tutti i nodi dell’ala. In questo modo è possibile confrontare le curve relative alle diverse porzioni del box anche se realizzate su grafici diversi. Con questa assunzione grafica è possibile immediatamente dedurre che le variazioni sulle curve della paratia che si hanno a seguito dell’introduzione dei vari vincoli sono trascurabili rispetto a quelle dell’ala anteriore o posteriore.

Ala posteriore

La figura 4.4 mostra l’evoluzione dello spessore dello skin nel cassone alare dell’ala pos- teriore, durante il processo di ottimizzazione.

Il passaggio tra lo step A e C (rispettivamente linea rossa e blu) si presenta con due comportamenti opposti: aumento dello spessore dello skin tra il tip dell’ala e il nodo 38 e diminuzione dello stesso nella zona più vicina alla fusoliera. Tuttavia, il secondo com- portamento è più evidente rispetto al primo ed infatti risulta essere quello che caratterizza questo vincolo.

Figura 4.4: Spessore dello skin nel cassone dell’ala posteriore durante i quattro step dell’ottimizzazione

In tutti i casi, il massimo valore dello spessore viene raggiunto in corrispondenza del nodo 46 dove è posto l’attacco col fin.

A conferma di quanto riportato nelle tabelle 4.1 e 4.2) l’introduzione del vincolo di aeroelasticità statica, al contrario di quanto osservato per l’ala anteriore, comporta un incremento di peso, che si traduce anche nell’aumento di spessore dello skin. Questo incremento è sempre maggiore quanto più il momento flettente My risulta elevato, rag-

giungendo il massimo nel nodo 46.

L’effetto del vincolo di flutter risulta particolarmente evidente soprattutto nella zona più esterna al nodo 37 che in analogia a quanto osservato per l’ala anteriore rappresen- ta la sezione in cui il momento flettente My si annulla. E’ evidente come i carichi in-

trodotti nell’ala dal flutter richiedano una maggior rigidezza torsionale (incrementabile in maniera efficace attraverso l’inspessimento dello skin) soprattutto nella zona prossima al tip. Al contrario, il flutter determina una riduzione dello spessore nella zona più vicina alla fusoliera.

Fin

La figura 4.5 mostra l’evoluzione dello spessore dello skin nel cassone alare del fin, du- rante il processo di ottimizzazione.

L’andamento delle quattro curve è decrescente e la differenza percentuale, tra il nodo 49 (attacco con l’ala posteriore) e il 54, varia tra oltre il 76% per la linea rossa e il 68% per quella blu.

La differenze di andamento tra le tre linee non sono chiaramente apprezzabili, tuttvia nel passaggio dallo step A al C dell’ottimizzatore si nota una riduzione del valore dello spes-

Figura 4.5: Spessore dello skin nel cassone del fin durante i quattro step dell’ottimizzazione

sore dello skin nei primi nodi. Questa differenza, che nel nodo 49 è di oltre 1 mm, indica che le azioni scambiate tra fin e ala posteriore hanno una certa componente di carico as- siale di compressione dovute all’aumento di peso della struttura dell’ala stessa; infatti, la differenza nello spessore dello skin dovrà essere compensata dalla presenza dei correnti per mantenere le medesime caratteristiche inerziali.

L’effetto dell’introduzione del vincolo di aeroelasticità statica si avverte come incremento dello spessore dello skin, limitatamente alla connessione all’ala posteriore (primi nodi); nella parte rimanente non hanno grandi differenze se si confrontano i valori della linea blu e nera .

I valori delle tre curve sono quasi coincidenti all’incastro con la fusoliera, per cui l’intro- duzione dei vincoli in questa zona ha un effetto limitato sullo spessore dello skin.

Il vincolo di flutter condiziona invece la zona superiore del fin, più vicina all’ala pos- teriore, determinando una riduzione dello spessore ts. Questo effetto si va riducendo

avvicandosi all’incastro con la fusoliera (nodo 54) dove le differenze tra le quattro curve sono molto piccole.