Capitolo 6
Conclusioni
In questo capitolo, a chiusura dell’intera esposizione, si riprendono i dati pi`u significativi emersi nel corso dello stage. Sono state condotte numerose prove nelle quali, variando la funzione costo, i parametri geometrici e i vincoli, l’ottimizzazione ha evidenziato valori diversi del minimo locale. L’analisi dei dati ottenuti ha permesso di acquisire un’ampia visione d’insieme del prob-lema affrontato, e una conoscenza sostanziale dei meccanismi che guidano il processo di ottimizzazione.
Il lavoro ha rivelato la necessit`a di una stretta relazione tra il progettista aerodinamico, l’airplane designer e l’esperto di ottimizzazione, ed anzi ha evidenziato che deve esistere una figura professionale in grado di compren-dere i vari aspetti attraverso un approccio multidisciplinare. In primo luogo, perch´e la definizione della funzione costo e dei vincoli appare un argomento complesso, date le ripercussioni che le variazioni delle forze agenti sul canard hanno sull’equilibrio complessivo dell’aeromobile. Inoltre, nello scegliere i parametri geometrici su cui agire, si deve tenere conto delle limitazioni, dal punto di vista aerodinamico, strutturale e della produzione, che tale scelta comporta.
Si riportano qui brevemente sotto forma di elenco i principali risultati ottenuti:
• La configurazione originale `e caratterizzata da una distribuzione di por-tanza non ottimale dal punto di vista della minimizzazione della re-sistenza indotta; il carico aerodinamico risulta infatti sbilanciato verso l’estremit`a. L’ottimizzatore genera quindi soluzioni che tendono sempre ad “ellitticizzare” la distribuzione di portanza in apertura, aumentando il C` dei profili di radice e diminuendo quello dei profili di estremit`a.
• L’aumento di efficienza `e sempre ottenuto mediante un aumento del CL, e solo in certi casi si ha una diminuzione del CD; `e necessario
CAPITOLO 6. CONCLUSIONI 164 quindi prevedere una soglia massima di crescita del CL, e inserire nella
funzione costo dei termini che garantiscano che tale soglia non venga superata.
• Le ottimizzazioni realizzate hanno agito sui seguenti parametri: 1. forma dei profili;
2. svergolamento dei profili; 3. angolo di freccia del canard ; 4. svergolamento + freccia;
5. svergolamento + freccia + forma.
Nel seguito questi casi sono analizzati uno per uno.
1. L’ottimizzatore aumenta il C` dei profili interni attraverso un aumento
dello spessore, un aumento della curvatura e un aumento dell’angolo di bordo d’uscita. Avviene esattamente il contrario per i profili esterni (diminuzione di tutti e tre i parametri precedenti); in certi casi i profili ottimizzati hanno una linea media che presenta un flesso. L’aumento di efficienza `e elevato (+27%), con aumento del CL e diminuzione del
CD, ma i risultati sono comunque insoddisfacenti: la deformazione dei
profili, infatti, `e molto accentuata e provoca forti sbalzi di pressione, in particolar modo sul ventre del canard.
2. Lo svergolamento si dimostra un parametro eccellente per variare il C` dei profili. I risultati, ancorch´e parziali, mostrano un significativo
aumento di efficienza (+9%) dovuto all’aumento del CL e alla
dimin-uzione del CD; in pi`u, non compaiono sbalzi di pressione. La soluzione,
per`o, non `e del tutto soddisfacente, in quanto le variazioni di incidenza risultano troppo elevate.
3. L’angolo di freccia, da solo, non sembra un parametro particolarmente significativo, se non per la possibilit`a di riduzione della resistenza as-sociata alla comprimibilit`a (che comunque, nel caso presente, rappre-senta una componente minoritaria del CD). L’aumento di efficienza `e
relativamente basso (intorno al 3% a velocit`a elevate), e d`a luogo ad un aumento del CD; inoltre, nei due casi esaminati la variazione della
freccia avviene in verso opposto.
4. Dando all’ottimizzatore la possibilit`a di agire insieme su angolo di frec-cia e svergolamento, si ottiene una soluzione che non coincide con la sovrapposizione delle soluzioni ottenute attivando separatamente i due
CAPITOLO 6. CONCLUSIONI 165 parametri. In particolare, la configurazione ottimizzata `e caratteriz-zata da variazioni di spessore e di curvatura dei profili simili a quelle del caso 1., da un aumento della freccia e una diminuzione della ras-tremazione; non si ha invece svergolamento dei profili. L’aumento di efficenza `e pari al 10%, con una forte diminuzione del CD (fino a −5%);
l’unico punto debole `e la comparsa di profili ottimizzati molto sottili all’estremit`a (t/c ' 8%).
5. Sottoponendo la configurazione ottimizzata del caso 4. ad una succes-siva ottimizzazione in funzione della forma dei profili, il risultato resta praticamente invariato. Questo significa che, una volta ottenuta una configurazione ottimale dal punto di vista della resistenza indotta, non ci sono ulteriori margini di miglioramento agendo sulla forma dei pro-fili. I profili originali, perci`o, garantiscono gi`a delle prestazioni ottimali nelle condizioni di flusso esaminate.
In conclusione, gli scenari lasciati aperti da questo lavoro appaiono ampi. Se, infatti, si ritiene improbabile che si possano ottenere ulteriori aumen-ti di efficienza rispetto ai risultaaumen-ti dalle prove qui realizzate, molto si pu`o ancora fare per l’ottenimento di geometrie ottimizzate corrette. In questo senso, appare prioritaria l’elaborazione di vincoli geometrici che impongano una variazione massima dello spessore o dell’incidenza dei profili che com-pongono il canard. Si hanno invece maggiori dubbi sull’efficacia di vincoli che riguardino le propriet`a aerodinamiche del canard in condizioni differenti da quelle di crociera.
Resta da realizzare l’intera fase di postprocessing dell’ottimizzazione. Il primo aspetto consiste nella validazione dei risultati ottenuti mediante un di-verso codice CFD, che permetta di valutare le prestazioni aerodinamiche della configurazione ottimizzata in un ampio spettro di condizioni, considerando anche gli effetti trascurati durante l’ottimizzazione (evoluzione dello strato limite, resistenza d’attrito, interferenza con le altre superfici portanti). `E necessario poi realizzare un codice che permetta di interpolare i nodi di su-perficie della mesh, in modo da ottenere un file CAD della configurazione ottimizzata.
Un altro possibile argomento di sviluppo futuro riguarda l’implemen-tazione di un programma di parametrizzazione del dominio pi`u completo di quello realizzato nel corso dello stage (sezione 2.4.1), che permetta di adattare meglio la forma del bounding box (sezione 2.3) al particolare geometrico da ottimizzare.
Infine, una volta ottenuta una definitiva configurazione ottimizzata, sarebbe interessante ottimizzare il muso del velivolo, analizzando gli effetti di inter-ferenza tra questo e la nuova forma assunta dal canard.
