Sommario
I sistemi di riduzione dei carichi di volo (load alleviation) costituiscono da molti anni un interessante campo di ricerca su cui enti militari e industrie aeronautiche stanno inve-stendo. Nonostante siano state studiate e sviluppate numerose applicazioni sia in ambito militare che civile, questo rimane tuttavia un settore di notevole interesse per lo sviluppo di criteri e strategie che possano condurre ad una complessiva riduzione di pesi e consumi. Dopo alcuni richiami introduttivi sulle principali tipologie di carichi agenti sui velivoli da trasporto, sui modelli di analisi di risposta del velivolo alle raffiche e sull’evoluzione delle normative in tale ambito, nella prima parte della tesi vengono esposte le principali appli-cazioni, lo stato dell’arte e le problematiche relative ai sistemi di riduzione dei carichi di volo. Vengono inoltre affrontati i principali aspetti legati al progetto e alla certificazione di velivoli con controlli attivi e alle possibili integrazioni di sistemi di riduzione dei carichi nelle differenti fasi della missione.
Nella seconda parte della tesi viene invece sviluppato un sistema di riduzione dei carichi di volo indotti da raffiche, turbolenza atmosferica e manovre per un modello linearizzato di dinamica longitudinale di un velivolo da trasporto di medie dimensioni. Basandosi sulla teoria del controllo ottimo, viene sintetizzato un controllore LQG in grado di controllare i modi elastici della struttura. Viene infine integrato un sistema di controllo per la ridi-stribuzione dei carichi portanti in ala durante le fasi di manovra
Parole chiave: load alleviation, riduzione dei carichi di volo, controllo ottimo, sistema di controllo attivo
Abstract
Flight load alleviation systems represent an important research field of military and civil aeronautical companies. Although a lot of studies have been conducted since the 50’s, this research field is still very interesting and updated. Aeronautical research companies throughout load alleviation systems are trying to develop new design strategies aimed at weight and fuel consumption reduction.
After an introduction concerning transport aircraft loads, aircraft gust response analysis and related certification topics, in the first part of the dissertation the state of the art and some examples of load alleviation systems are presented and analyzed. The main aspects of active controlled aircraft design and certification are also taken in consideration. In the second part of the dissertation a gust/turbulence load alleviation system is de-signed using a transport aircraft linearized longitudinal dynamics model. Applying the optimal control theory, a LQG regulator is synthesized to control structural modes during gust/turbulence response and maneuver transient phases. A maneuver load alleviation system is then integrated to redistribute wing lifting loads.
Keywords: aircraft load alleviation, optimal control, active control system
