Descrizione Generale del modulo PALOMA
Nel presente capitolo sono descritti i tratti distintivi del modulo software preposto al progetto longitudinale della fusoliera, siglato con l'acronimo PALOMA (PArametric Longitudinal Optimization and Modeling Analisys).
I paragrafi seguenti sono, dunque, dedicati alla definizione della struttura generale del software; l’esposizione delle diverse problematiche è integrata con una certa quantità di figure, schemi e diagrammi di flusso.
La descrizione dettagliata delle stime, con i relativi algoritmi di calcolo, esula dagli scopi di questo capitolo1.
Considerate le molteplici analogie con il modulo preposto al dimensionamento della sezione maestra della fusoliera, evidenti tanto a livello di requisiti ed obiettivi generali quanto a livello di struttura funzionale, l’iter seguito nell’esposizione ricalca le orme della descrizione del modulo PACO.
1 L'approfondimento del livello di dettaglio è, in parte, rimandato ai capitoli successivi (cfr.
PARTE II – Cap. 2); si è comunque deciso di non relazionare circa gli algoritmi di calcolo utilizzati nelle stime in quanto trattasi di relazioni geometriche che non richiedono particolare “attenzione” ma che, dato il numero cospicuo, renderebbero eccessivamente pesante la lettura.
Ad ogni modo, per chi volesse acquisire un livello cognitivo “di dettaglio” del codice, vale il rimando ai file Matlab PALOMA.m, PALOMA_ANALISYS.m e collegati, che, proprio a scopo esplicativo, sono stati sufficientemente commentati.
Fig. 1- 1: Schema generale funzionale del software
1.1 Concezione generale della struttura funzionale del software
In analogia con il modulo software PACO, è stata adottata, anche in questo caso, la struttura funzionale di fig. 1-1, secondo la quale il software PALOMA, concepito come una "black-box", realizza la funzione di elaborazione dei dati d'input per produrre, in uscita, il layout longitudinale della fusoliera nonché il modello tridimensionale di questa.
Ancora una volta, punto nevralgico è l'istruzione del "File input"2, compilato manualmente dall'Utente, in base alla specifica di accomodamento del carico pagante ed alle varie scelte progettuali ma tenendo conto anche dei requisiti di certificazione.
Il File input, è interfaccia tra l'Utente ed il software e, come tale, realizza la funzione di raccolta e trasferimento delle informazioni dal primo al secondo.
2 La struttura generale del file input viene descritta in dettaglio nel capitolo successivo. start
PALOMA
(PArametric Longitudinal Optimization and Modeling Analisys)
B a nc he d a ti Specifica Scelte progettuali Requisiti UTENTE input longitudinale Layout longitudinale end Modello 3D input trasversale
+
Nel primo caso è richiesto all’Utente l’istruzione di entrambe le sezioni del file input e ciò risulta particolarmente utile perché consente un’ampia libertà di “esplorazione” di soluzioni di dimensionamento differenti, ottenute facendo variare le dimensioni caratteristiche della sezione maestra oppure la configurazione longitudinale della cabina o entrambe.
Inoltre, quando PALOMA opera in modalità indipendente, può interfacciarsi con altri software preposti al dimensionamento della sezione maestra della fusoliera.
Nella modalità operativa integrata, PALOMA lavora “in cascata” con il modulo PACO3 per il simultaneo dimensionamento trasversale e longitudinale della fusoliera.
In questo caso, i dati relativi al dimensionamento trasversale, funzionali all’analisi longitudinale con PALOMA, sono reperiti tra i risultati dell’analisi di dimensionamento della sezione maestra effettuata da PACO.
Il vantaggio principale offerto dalla modalità operativa integrata è costituito dalla possibilità d’inserire il dimensionamento della fusoliera all’interno delle procedure iterative di stima tipiche della progettazione preliminare del velivolo.
L'output grafico (fig. 1-2 e fig. 1-3), costituito dal layout longitudinale e dal modello tridimensionale di fusoliera, è interfaccia tra il software e l'Utente e realizza la funzione di raccolta e presentazione dei risultati dell'elaborazione.
1.2 Definizione dell'approccio di Design
Una volta identificata l'architettura funzionale, prima d’arrivare alla definizione della struttura operativa del software, è utile chiarire l'approccio al progetto impiegato.
Infatti, la caratterizzazione del contenuto della black-box PALOMA in termini di strumenti funzionali al dimensionamento longitudinale della fusoliera e dell'organizzazione di questi secondo una struttura logico-gerarchica, può essere agevolata mediante l'analisi degli obiettivi del software, dei requisiti nonché delle caratteristiche dell'output prodotto.
3 Si veda la struttura funzionale completa del codice schematizzata nel diagramma riportato in
Il target applicativo di PALOMA, conformemente alle scelte adottate per PACO, è centrato sulle fusoliere dei velivoli da trasporto passeggeri4, recanti fino ad un massimo di due ponti di carico e dieci poltroncine allineate.
I requisiti imposti circa la flessibilità di carico, sono soddisfatti mediante la possibilità di configurare gli interni della cabina secondo un massimo di quattro classi d’allestimento5, ciascuna caratterizzabile per ciò che concerne:
a) capacità d’accomodamento dei passeggeri b) dimensioni della poltrona
c) composizione della fila di poltrone
d) passo longitudinale tra due file di poltrone consecutive
e) distanza dei blocchi di poltrone dalle pareti interne della cabina
Ciò consente di dimensionare la fusoliera di un velivolo in base ad un tipico allestimento in classe singola ad alta densità, e di analizzare configurazioni alternative della cabina in classe mista (fig. 1-4).
La configurazione d’alta densità in classe singola, oltre che funzionale al dimensionamento della fusoliera, è necessaria perchè costituisce il riferimento per la scelta e la corretta disposizione delle uscite e delle aree servizi.
Infatti, fissate le dimensioni della cabina, la capacità d’accomodamento dei passeggeri può variare con l’allestimento (fig. 1-4) ma, la tipologia ed il numero di uscite deve essere sempre sufficiente a garantire l’evacuazione in sicurezza dei passeggeri, secondo le prescrizioni dei requisiti di certificazione.
PALOMA consente all’Utente di assegnare, per ciascun lato della fusoliera, fino ad un massimo di quattro uscite, scegliendone tipologia, dimensioni e posizione nel rispetto delle prescrizioni minime del regolamento6.
4 Le motivazioni sono quelle discusse in Introduzione, § 2.1.
5 Infatti,l’analisi dei layout di cabina dei velivoli attualmente operativi mostra la tendenza
generale all’accomodamento dei passeggeri, in classe unica oppure in classe mista, secondo le esigenze specifiche delle compagnie aeree, fino ad un massimo di tre classi d’allestimento. Solitamente, queste sono scelte tra quattro tipologie: First, Business, Coach/Economy e High Density. Tuttavia, è frequente trovare configurazioni “mixed” a tre classi d’allestimento che, di fatto, presentano quattro valori diversi del passo longitudinale tra le file di poltrone, in quanto la classe Coach/Economy, per esigenze di tipo commerciale, è spesso suddivisa in due settori caratterizzati da differenti valori del passo. Ne segue che, per riprodurre in maniera realistica le diverse possibili configurazioni della cabina, è necessario prevedere la possibilità di almeno quattro classi d’allestimento.
Fig. 1- 4: Esempio d’applicazione del software PALOMA allo studio di configurazioni alternative della cabina di fusoliera di un velivolo.
Inoltre è possibile assegnare l’uscita opzionale di coda, disposta in fondo alla cabina, prevista per alcuni velivoli (MD-11, DC-9, B-717, B-727).
Ciò permette al software una notevole escursione applicativa (fig. 1-5), dalle fusoliere dei piccoli velivoli Business/Executive e Regionali fino ai Wide Body con più di 400 posti (tipo B-777 o A-340).
Per quanto concerne i servizi di cabina, PALOMA gestisce, separatamente, cambuse (galley) e Toilettes (lavatory)7.
Una preventiva analisi delle configurazioni delle cabine dei velivoli da trasporto ha evidenziato alcune consuetudini dei costruttori in riferimento alla scelta e alla disposizione dei servizi di cabina.
7 I guardaroba (stowage/closet) non sono espressamente previsti, nel senso che per questi
servizi non sono state predisposte, come nel caso di galley e lavatory, delle banche dati con le raccolte di dati dimensionali. Tuttavia è possibile assegnare closet e/o stowage, come se si trattasse di galley o lavatory, assegnandone liberamente le dimensioni d’ingombro.
Fig. 1-5: Escursione operativa di PALOMA
In primo luogo e soprattutto nel caso di cabine di fusoliere Wide Body , non è raro imbattersi in vere e proprie “aree galley” ovvero in “aree lavatory”, costituite da più unità (fino ad un massimo di tre) disposte in posizione reciproca caratteristica.
Ad esempio, sono abbastanza diffuse le aree servizi doppie, composte cioè da due unità affiancate tra le quali può essere presente o meno un corridoio8, disposte in direzione allineata o perpendicolare all’asse longitudinale di fusoliera.
Presso alcuni costruttori, come ad esempio Boeing, è anche in uso, nella zona di prora e poppa della cabina, l’area galley a tre elementi (fig. 1-6), disposti secondo una geometria a “C”, rispettivamente diritta e invertita.
8 Nel caso di aree galley doppie disposte perpendicolarmente all’asse longitudinale di
fusoliera, il corridoio intermedio deve avere ampiezza minima conforme ai requisiti di sicurezza, in quanto deve garantire il collegamento tra due corridoi longitudinali (nel caso di wide body) ovvero non deve ostacolare il flusso di evacuazione dei passeggeri dalla cabina.
Fig. 1-6: Tipico allestimento della cabina del B-777
Ulteriore consuetudine dei costruttori è il posizionamento delle aree servizi di cabina, tanto lungo le fiancate (Portside e Starboard) quanto, eventualmente nel caso di velivoli Wide Body, lungo la fascia longitudinale che corre a cavallo dell’asse di fusoliera.
In ogni caso, la posizione longitudinale dei servizi è sempre prospiciente un’uscita. PALOMA raggiunge una notevole flessibilità nella configurazione dei servizi di cabina grazie alla disponibilità di sei tipologie geometriche differenti per le aree galley e cinque tipologie geometriche per le aree lavatory, scelte tra quelle maggiormente utilizzate dai costruttori9.
Ognuna di esse può essere dimensionata liberamente dall’Utente oppure scelta all’interno di opportune banche dati.
I riferimenti di posizione longitudinale per le aree servizi sono le uscite di fusoliera; per una maggiore flessibilità di configurazione della cabina, ciascuna area servizi può essere posizionata, rispetto all’uscita di riferimento, secondo tre posizioni relative: a monte, a cavallo oppure a valle.
Ne segue che l’Utente, può assegnare fino ad un massimo di quattro aree servizi (galley e/o lavatory) per lato di fusoliera ed altrettante per la regione che corre longitudinalmente lungo l’asse mediano di questa.
Eventualmente, a queste, si aggiunge l’area servizi di coda.
Per la configurazione della cabina di fusoliera rappresentata nella figura 1-4, ad esempio, sono state utilizzate due tipologie geometriche differenti per le aree galley e altrettante per le aree lavatory; è evidente, inoltre, la distribuzione dei servizi presso la posizione longitudinale di ciascuna uscita, nonché la disposizione di un’area galley, posta a cavallo dell’ipotetica uscita di coda (in questo caso assente) e costituita da due moduli, affacciati, e disposti allineati con l’asse di fusoliera.
9 Rispettivamente cinque e quattro tipologie geometriche effettive, cui si aggiunge la tipologia
nulla, necessaria all’occasione, per informare il software che la zona prospiciente l’uscita è priva di servizi galley e/o lavatory. Nella rappresentazione grafica (cfr. fig. 1-5) il codice utilizza il colore verde per le aree galley ed il blu per le aree lavatory. Per maggiori dettagli a proposito dell’assegnazione dei servizi di cabina di veda il capitolo successivo.
Il raggiungimento dell’obiettivo di flessibilità, particolarmente per quanto concerne la configurazione della cabina, ha presentato molteplici e notevoli difficoltà di codifica, probabilmente “insospettabili” per il lettore.
Fra tutti, basti ricordare il problema dell’interferenza tra gli items (servizi e poltroncine) da disporre all’interno della cabina.
Infatti, solo per evitare la sovrapposizione delle aree servizi aventi per riferimento la medesima uscita, è stato necessario approntare circa 1080 codifiche di posizione differenti, una per ogni possibile scenario evocabile dalle scelte dell’Utente10.
Per quanto riguarda la sistemazione dei bagagli e delle merci, in analogia con la flessibilità operativa offerta da PACO, è possibile configurare tre stive ventrali o, in alternativa, una stiva di cabina.
Quest’ultima (per i velivoli a ponte singolo), è sempre posizionata in fondo al settore di cabina che ospita i passeggeri (fig. 1-7) e la sua dimensione longitudinale è liberamente assegnata dall’Utente.
Le stive ventrali sono dislocate, longitudinalmente, secondo la disposizione caratteristica impiegata nei velivoli da trasporto passeggeri e cioè, rispettivamente, anteriormente e posteriormente all’attraversamento alare nonché all’interno del tronco di coda.
La stiva anteriore e quella posteriore possono ospitare le merci ed i bagagli in container oppure “free”; nel primo caso le stive sono dimensionate in base al tipo ed al numero di file trasversali di contenitori da accomodare.
La fila trasversale di container può essere composta da un massimo di due contenitori affiancati, Standard oppure User Defined, che l’Utente può assegnare scegliendo tra le dieci tipologie commerciali più diffuse, raccolte all’interno della banca dati appositamente predisposta11 .
Nel caso di cargo “free”, l’Utente assegna liberamente le dimensioni delle stive ventrali.
La stiva ventrale di coda ospita merci e bagagli sfusi e la sua dimensione è assegnata liberamente dall’Utente.
Infine, per quanto concerne la conformazione dei profili di nose e tail della fusoliera, il codice è corredato di opportune banche dati per la scelta del profilo che più si adatta all’architettura generale del velivolo.
10 Le scelte coinvolgono le combinazioni possibili tra:
- 6 tipologie di aree galley e 5 tipologie di aree lavatory
- 3 posizioni relative rispetto all’uscita per le galley ed altrettante per le lavatory - 4 localizzazioni dei servizi (Portside,Mezzeria, Starboard e Coda)
Per un totale di 6 x 5 x 3 x 3 x 4 = 1080 scenari differenti di configurazione.
Fig. 1-7: Esempio di fusoliera con stiva di cabina
Si può infatti osservare che, ad esempio (fig 1-8), la forma del nose dei velivoli piccoli come i Business/Executive (fig. 1-8, a-2) è molto allungata per offrire lo spazio necessario al ricovero del carrello anteriore mentre il troncone terminale della fusoliera dei velivoli con motori in coda (fig. 1-8, t-2) è più tozzo e corto rispetto a quello dei velivoli con motori in ala.
La banca dati per la scelta del nose offre quattro alternative; essa raccoglie i dati dei profili relativi ad ATR-72, ERJ-140, A-320 ed A-340 (fig. 1-8, da n-1 a n-4), rispettivamente in rappresentanza delle categorie Turboprops ad ala alta, Business/Executive, narrow e wide body.
La banca dati per la scelta del tronco di tail raccolglie i dati dei profili relativi alla sezione di coda degli stessi velivoli (fig. 1-8, da t-1 a t-4), in rappresentanza rispettivamente delle categorie Turboprops ad ala alta, motori in coda, narrow e wide body con motori in ala.
Il profilo di riferimento scelto, viene adattato alle dimensioni del velivolo per “scalatura” in base al rapporto tra le dimensioni degli ingombri principali della sezione maestra effettiva e quelle della sezione maestra del velivolo di riferimento (fig. 1- 9).
(n-1) (t-1) (n-2) (t-2) (n-3) (t-3) (n-4) (t-4)
Fig. 1-8: Profili di nose e tail di riferimento
Questo approccio alla modellazione dei profili di nose e tail di fusoliera, apparentemente approssimativo e poco flessibile, è in realtà adeguato alla natura del software che, concepito come strumento rivolto al Progetto Concettuale, deve poter produrre stime rapide sulla base di pochi dati disponibili.
Inoltre, per la predisposizione della banca dati è stata posta particolare cura nella scelta dei velivoli di riferimento più opportuni per ottenere la maggiore flessibilità operativa possibile12.
12 Infatti, i velivoli di riferimento scelti, rappresentano adeguatamente le diverse tipologie
Fig. 1-9: Scalatura del nose da un profilo di riferimento
Questa è, comunque, sempre incrementabile mediante l’aggiornamento delle banche dati.
La sezione terminale del codice è costituita da un modulo preposto alla generazione del modello 3D della fusoliera sulla base dei risultati del dimensionamento longitudinale e trasversale, rispettivamente ottenuti mediante PACO e PALOMA.
Il modus operandi è quello classico, basato sul lofting (fig. 1-10) della fusoliera, con opportune semplificazioni.
Sostanzialmente, è richiesta la generazione rapida di un “simulacro” di fusoliera che rispecchi i risultati dei dimensionamenti preliminari e che, considerata l’esiguità dei dati di partenza, in pratica solo le specifiche relative al carico pagante, non può essere eccessivamente accurata.
La conoscenza dei profili di fusoliera fornisce le dimensioni d’ingombro delle sezioni trasversali, disposte lungo l’intero sviluppo longitudinale, da prora a poppa, in corrispondenza delle medesime stazioni di controllo utilizzate per la definizione dei contorni di fusoliera.
Fig. 1-10: Costruzione delle curve d’appoggio per il lofting di fusoliera
Le sezioni trasversali suddette sono assunte come curve d’appoggio per il lofting. A questo punto sono introdotte le semplificazioni necessarie a snellire e velocizzare la generazione delle linee dei contorni del modello 3D.
In primo luogo, le curve d’appoggio nel tratto cilindrico di fusoliera sono assunte tutte uguali al contorno della sezione maestra.
Inoltre, le curve d’appoggio relative ai tronconi di nose e tail sono considerate ottenute dall’unione dei contorni di due semiellissi generalizzate, poste al di sopra ed al di sotto del comune asse orizzontale.
Per i suddetti tronconi di fusoliera, il luogo dei centri delle curve d’appoggio segue uno sviluppo longitudinale (la linea s tratteggiata in fig. 1-10) caratteristico del tipo di nose e di tail scelto dall’Utente, ed è modificato in base al rapporto di scalatura verticale.
Le ellissi generalizzate, che costituiscono le curve d’appoggio sono descritte dall’equazione canonica riportata in fig. 1-10 (m ed n ≥ 1); variando gli esponenti m ed n si può variare la forma delle ellissi.
I dati relativi al nose e tail di fusoliera scelto dall’Utente, includono un set di valori dei parametri m ed n, assegnati a ciascuna curva d’appoggio ed impiegati per il lofting della fusoliera13.
13 La procedura semplificata di lofting di fusoliera a mezzo di coniche d’appoggio è desunta da
Fig. 1- 11: Sistemi di riferimento assoluto e ausiliario di cabina
1.2.2 Convenzioni
Fermo restando quanto già detto14 a riguardo del sistema di riferimento assoluto nonché della particolare scelta di posizione del FRP (Fuselage Reference Plane) di fusoliera, per il dimensionamento longitudinale di questa, PALOMA usa un sistema di riferimento ausiliario congruente con quello assunto da PACO per dimensionare la sezione maestra.
In particolare, l’asse x del riferimento ausiliario è parallelo all’asse delle ascisse del riferimento assoluto, corre da prora a poppa nella direzione dell’asse di simmetria longitudinale di fusoliera ed appartiene al FRP (fig. 1-11).
L’origine delle ascisse è corrispondente alla posizione del vertice del cono di radome anteriore.
L’asse z del riferimento ausiliario è perpendicolare all’asse x, e diretto verso l’alto in modo che xz risulta essere il piano di simmetria longitudinale del velivolo.
Infine, l’asse y della terna di riferimento ausiliaria, levogira, è perpendicolare al piano xz .
14 Cfr. Parte I, Cap.1-Descrizione Generale del modulo PACO, § 1.2.2
Fig. 1- 12: Schema dell'approccio di design longitudinale
1.2.3 Modelli di analisi per le stime
Come anticipato nella precedente sezione introduttiva15, è stato seguito l'approccio tradizionale di progetto (fig. 1-12).
Nell'intento di ottenere uno strumento rivolto alle fasi preliminari di progetto, si è optato per l'uso di metodi di analisi approssimati, privilegiando la rapidità delle stime rispetto al livello di accuratezza di queste.
Un esempio è costituito dalla scelta di dimensionare i profili di nose e tail della fusoliera per “scalatura” da quelli relativi ad opportuni velivoli di riferimento.
15 Cfr. Introduzione, § 3. SPECIFICA REQUISITI Dimensionamento Nose dimensionamento delle stive dimensionamento della cabina Dimensionamento Tail LAYOUT LONGITUDINALE Dimensioni di Sezione Dati di accomodamento Payload Allestimenti
Scelta nose e tail
Configurazione Cargo (containers/pallets)
SCELTE DI PROGETTO
Fig. 1-13: Fit dei dati storici relativi alle lunghezze di cabina dei velivoli da trasporto
Tuttavia, per il dimensionamento longitudinale della cabina sono state giudicate carenti e quindi scartate, le procedure di stima, tipiche dell’approccio classico al Progetto Concettuale, basate sul best fit dei dati storici.
Il legame statistico (fig. 1-13) tra la dimensione LC della cabina e l'indice di carico ottenuto come combinazione di parametri quali il passo tra le file di poltroncine, il n° totale di passeggeri in classe unica ed il n° di poltroncine affiancate in sezione maestra, fornisce una stima media della lunghezza della cabina che mal si adatta alle esigenze di flessibilità discusse precedentemente.
Quindi, più che provenire da stime di carattere statistico, le dimensioni di fusoliera sono state determinate nel rispetto dei requisiti di sicurezza e della specifica di accomodamento del carico pagante, ma anche in base alla libertà, concessa all'Utente, di organizzare lo spazio interno di cabina e quello di stiva secondo le proprie esigenze.
Anche PALOMA, come PACO, adotta il criterio di dimensionamento della fusoliera "dall'interno verso l'esterno", allo scopo di conferire la massima flessibilità applicativa.
1.3 Struttura operativa generale del modulo software
La struttura generale di PALOMA è fortemente condizionata dall'adozione dell'approccio di progetto definito precedentemente (cfr. § 1.2).
Nel diagramma a blocchi (fig. 1-14) sono evidenti tanto la struttura funzionale (cfr. § 1.1) quanto il flusso logico operativo del software, ovvero il contenuto di PALOMA, finora rappresentata come una black-box.
Fig. 1- 14: Flusso logico del modulo software PALOMA In b a se all a configurazione d i m a x p a yl o a d Banche dati Specifica Scelte progettuali UTENTE
Stima gli ingombri necessari per le “regioni seats”
Posiziona le uscite di fusoliera Posiziona i servizi e ne stima gli ingombri
file input
Stima gli ingombri disponibili per le “regioni seats”
Coincidono ? Si
No
Modifica dati di accomodamento dei passeggeri
Stima preliminare dei dati di posizione ed ingombro delle file di blocchi di poltrone
Stima l’ingombro e la posizione longitudinale di cabina In b a se all a configurazione Ut ent e
Dimensiona il profilo di tail di fusoliera Stima contorni profilo esterno di fusoliera
Dimensiona il profilo di nose di fusoliera Calcola i volumi delle cappelliere
Stima contorni profilo interno di cabina Aggiorna la posizione delle file di poltrone e dei servizi di prua e di poppa
Stima le dimensioni ed i volumi delle stive Check
corridoi ? Ok
No Aggiorna la composizione dei blocchi delle file di poltrone di prua e di poppa Lofting di fusoliera Genera superficie LAYOUT 2D MODELLO 3D LAYOUT end
Fig. 1- 15: Posizionamento delle uscite e dei servizi
Nella fase istruttoria dell'input, l'Utente può usufruire di banche dati16, opportunamente predisposte allo scopo di facilitare quelle scelte che implicano l'assegnazione di dimensioni, come, ad esempio nel caso degli arredi di cabina (poltroncine), dei servizi (galley e lavatory) e dei contenitori per il trasporto di merci e bagagli (container).
Acquisite le informazioni contenute nel file input, il codice avvia il dimensionamento della cabina di fusoliera in base alla specifica di massimo numero di passeggeri, in classe d’allestimento unica.
In primo luogo vengono posizionate le uscite; la posizione longitudinale assoluta di ciascuna di queste, assegnata dall’Utente, esprime il numero di file di poltrone oltre il quale deve essere localizzata l’uscita.
Non essendo noto, a priori, il numero totale di file di poltrone della configurazione di riferimento di massima capacità di accomodamento dei passeggeri, la posizione longitudinale assoluta delle uscite di fusoliera deve essere assegnata, in realtà, in termini di percentuale rispetto al numero totale di file.
La distanza relativa Dxe (fig. 1-15) tra due uscite consecutive è ottenuta aggiungendo alla differenza dxe tra le posizioni longitudinali assolute di queste, gli eventuali ingombri longitudinali dei servizi e dei corridoi trasversali che si frappongono tra le medesime uscite.
16 cfr. Introduzione, § 5.
disponibili all’accomodamento delle poltroncine.
Ciascuna di queste regioni corrisponde alla porzione di cabina compresa tra il limite massimo d’ingombro X1e dei servizi prospicienti un’uscita e il limite minimo d’ingombro X0e dei servizi riferiti all’uscita successiva.
Le estensioni longitudinali delle regioni seats disponibili (SR 1, SR 2, SR 3 ed SR 4), coincidono con le dimensioni longitudinali delle eventuali cappelliere ed essendo note le aree delle sezioni trasversali di queste, è possibile stimarne il volume complessivo.
La dimensione longitudinale della cabina di fusoliera o, per meglio dire, della porzione di cabina che accoglie i passeggeri17, è ottenuta in base alla disposizione stimata delle aree servizi ed in particolare coincide con la distanza tra il limite inferiore d’ingombro X0e delle aree servizi di prua ed il limite superiore d’ingombro X1e dell’area servizi di coda.
A questo punto, PALOMA calcola l’ingombro longitudinale totale delle regioni seats necessarie ad accomodare i passeggeri secondo i dati relativi agli allestimenti in classe mista assegnati dall’Utente, e lo fa, separatamente, per il Portside, la Mezzeria e lo Starboard della cabina di fusoliera.
In base al risultato del confronto tra la totalità degli ingombri necessari e quelli disponibili delle regioni seats, il software modifica i dati d’accomodamento dei passeggeri aggiungendo o eliminando, dalla distribuzione di poltrone relative alla classe di allestimento di poppa, il numero di file sufficiente a far sì che l’ingombro disponibile risulti maggiore rispetto alla nuova necessità di accomodamento.
Ciò ha lo scopo di evitare che possano rimanere spazi non utilizzati eccessivamente ampi oppure che le file di poltrone possano parzialmente invadere le aree destinate ad accogliere i servizi.
Il passo successivo è la distribuzione preliminare, in senso longitudinale e trasversale, delle file di blocchi di poltroncine, secondo i dati di configurazione di ciascuna classe d’allestimento.
Infatti, separatamente per il Portside, la Mezzeria e lo Starboard della cabina di fusoliera, partendo da prua, PALOMA valuta il numero di blocchi di poltroncine da sistemare secondo la disponibilità offerta da ciascuna regione seats (fig. 1- 16).
L’occasionale presenza di un’area servizi e/o di un corridoio trasversale, a valle di una regione seats, rappresenta un’interruzione alla distribuzione longitudinale dei blocchi di poltroncine che, per questo motivo, sono traslati a valle di una distanza dx, stimata in base all’ingombro longitudinale Ix dell’ostacolo.
17 Infatti, nei velivoli a singolo ponte di carico, la porzione terminale della cabina è destinata
Fig.1-16: Distribuzione preliminare dei blocchi di poltrone in cabina
In senso trasversale, la disposizione preliminare dei blocchi di poltroncine è effettuata nel rispetto delle disposizioni d’input circa le distanze di questi ultimi dalle pareti interne di cabina.
Una volta configurata la cabina, PALOMA effettua il dimensionamento di nose e tail di fusoliera, per “scalatura” dai dati d’input relativi ad un velivolo di riferimento18.
Note le dimensioni principali relative alle suddette porzioni di fusoliera, è possibile stimare il corretto posizionamento di queste rispetto alla cabina (fig. 1-17).
In particolare note le dimensioni longitudinali del radome (Lrdm) e del flightdeck
(Lfk) nonché la lunghezza complessiva Lnose, è possibile individuare la porzione di nose
occupata dalla cabina.
In modo analogo, conoscendo la dimensione longitudinale del tailcone (Ltcn) nonché
la lunghezza complessiva Ltail del tronco caudale ed ipotizzando che il bulkhead di
coda sia sempre posto in corrispondenza della sezione iniziale del tailcone, è possibile stimare la porzione di tronco caudale occupata dalla cabina19.
18 Cfr. § 1.2.1, fig. 1-9
19 Vale la pena ricordare che PALOMA considera la cabina composta da due settori; il primo
accoglie i passeggeri, mentre il secondo, disposto immediatamente a valle, è presente solo nei velivoli a singolo ponte di carico, ed ha funzione di stiva.
Ne segue che il bulkhead di coda può trovarsi in corrispondenza della parete posteriore della cabina passeggeri ovvero della parete posteriore della stiva di cabina nel caso di velivoli a singolo ponte di carico.
Fig.1-17: Stima dei contorni esterni di fusoliera e del profilo di parete interna.
Inoltre è possibile calcolare la dimensione longitudinale Lcyl del tratto cilindrico a
sezione costante della fusoliera, nonché completare il dimensionamento dei profili del contorno esterno di questa.
Noto il contorno esterno della fusoliera, PALOMA stima il contorno della parete interna di cabina in base al dato d’input relativo allo spessore tw della sezione maestra.
A questo stadio di sviluppo, si evidenzia il problema dell’interferenza tra gli items di cabina ed il profilo dei contorni della parete interna di questa che, a prora e a poppa, risulta rastremato per seguire la curvatura del profilo esterno di nose e tail .
Il codice aggiorna, dunque, la posizione trasversale dei servizi di prora e poppa, avvicinando, ciascuno di essi, all’asse di fusoliera mediante uno spostamento pari all’interferenza rilevata (fig. 1-18).
Lo stesso intervento di aggiornamento della posizione trasversale, è applicato ai blocchi di poltroncine adiacenti alla parete di cabina, a prora e poppa, allo scopo di mantenerne costante la distanza assegnata seat_gap dalla parete.
PALOMA rileva anche il cambiamento di direzione della normale al profilo della parete interna di cabina, causato dalla rastremazione di questa a prora e poppa e modifica di conseguenza l’orientamento angolare dei blocchi di poltroncine in modo da allinearli con la suddetta normale.
Gli aggiornamenti alla posizione trasversale dei blocchi di poltroncine adiacenti alle pareti di cabina, a prora e a poppa, hanno come conseguenza la diminuzione di ampiezza dei corridoi in corrispondenza delle suddette zone della cabina.
Ciò rappresenta un problema perché, occasionalmente, l’ampiezza dei corridoi potrebbe scendere al di sotto dell’ampiezza minima prevista dai requisiti di sicurezza20 (fig. 1-19).
20 Cfr. /11/, § 25.815.
Fig. 1-18: Risoluzione dell’interferenza tra gli items di cabina e le pareti di questa: caso di fusoliera Narrow Body.
Fig.1-19: Ampiezza minima dei corridoi in base a requisito FAR 25.815
Allo scopo di scongiurare questa eventualità, PALOMA effettua un check delle ampiezze risultanti dei corridoi lungo lo sviluppo longitudinale della cabina e le confronta con i valori minimi prescritti dal requisito.
In caso di non conformità, il codice diminuisce di una unità il numero di poltrone che compongono i blocchi delle file, nella zona individuata.
Per le fusoliere dei velivoli Narrow, l’intervento è mirato alla correzione del numero di poltrone dei blocchi adiacenti alla parete di cabina, su entrambi i lati (fig. 1-18).
Fig. 1-20: Risoluzione dell’interferenza tra gli items di cabina e le pareti di questa: caso di fusoliera Wide Body.
Al contrario, nel caso delle fusoliere dei velivoli Wide Body la correzione riguarda il numero di poltrone dei blocchi distribuiti lungo la Mezzeria della cabina.
L’analisi bidimensionale termina con il dimensionamento delle stive ventrali (fig. 1-21), ovvero della stiva di cabina nel caso di velivoli a singolo ponte di carico (fig. 1-22).
Le dimensioni longitudinali delle stive ventrali, rispettivamente disposte a monte ed a valle dell’attraversamento alare sono stimate in funzione del numero di file trasversali e delle dimensioni di profondità dei container che devono essere accomodati al loro interno.
Il codice consente un’ampia scelta dei container tra le dieci classi Standard di maggiore diffusione21; questi possono essere disposti all’interno della stiva fino ad un massimo di due file longitudinali affiancate.
Nel caso in cui merci e bagagli siano da accomodare in configurazione free, la dimensione longitudinale delle stive ventrali è stimata direttamente in base ai dati d’input che, proprio per questa eventualità, assegnano la dimensione longitudinale di ciascuna stiva in percentuale della lunghezza totale di fusoliera.
Note le sezioni trasversali delle stive ventrali e stimate le dimensioni longitudinali di queste, PALOMA è in grado di valutarne i volumi.
La stiva di coda, sia essa ventrale oppure di cabina, è dimensionata direttamente in base all’input che ne assegna le dimensioni in percentuale di lunghezza totale del troncone caudale di fusoliera.
Infine, noti i contorni del profilo esterno della fusoliera, la procedura di lofting semplificata, già sommariamente descritta22, consente di pervenire al modello 3D di questa (fig. 1-23) .
21 Cfr. Parte I, Cap. 2-File Input, § 2.5.1, fig. 2-14 e Tab. 2-15. 22 Cfr. § 1.2.1, fig. 1-10.
Fig. 1-21: Esempio di Layout 2D per velivolo con stive ventrali
Fig. 1- 24: Struttura generale del File Input
1.4 Limiti applicativi
Fermo restando il campo operativo limitato ai velivoli da trasporto civile, l’unico vero limite di PALOMA, in analogia con quanto detto per PACO, è l’analisi delle fusoliere di velivoli ad architettura non convenzionale.
Infatti, come già posto in evidenza23, l’esclusione dal campo applicativo delle fusoliere configurate per il trasporto misto (Combi) e/o di quelle configurate per il trasporto esclusivo delle merci (Freighter), non rappresenta una limitazione effettiva delle potenzialità del codice.
Limitare a dieci il massimo numero di poltrone affiancate, equivale ad imporre il limite massimo di due corridoi24, ma ciò non rappresenta una limitazione effettiva poiché la quasi totalità della produzione aeronautica per impieghi civili soddisfa la suddetta prescrizione.
1.5 Strutturazione del File Input
Anche per PALOMA, come nel caso del modulo software PACO, la gestione efficiente delle risorse necessarie, in termini di dati ed informazioni, è affidata al File Input Standard, ovvero un "canovaccio" opportunamente commentato, modificabile, "in toto" oppure solo in parte, in base alle esigenze dell'Utente.
Come già detto25, per poter lavorare in modalità “indipendente”, PALOMA ha la necessità di disporre di una sezione dell’Input espressamente istruita con i dati provenienti dal dimensionamento della sezione maestra di fusoliera (fig. 1-24).
23 Cfr. Introduzione, § 2.1. 24 Cfr. /11/, § 25.817. 25 Cfr. § 1.1 FILE INPUT LONGITUDINALE FILE INPUT TRASVERSALE
dimensionamento della sezione maestra, è istruita direttamente prelevando i dati dai risultati prodotti da PACO.
La struttura del file Input viene descritta con maggiore dettaglio nel capitolo successivo, tanto per ciò che concerne la sezione dedicata ai dati di configurazione longitudinale quanto per quella relativa ai dati di dimensionamento della sezione maestra.
Sono due i modi per effettuare la modifica, globale o parziale, di una qualsiasi sezione di un File Input, già residente in memoria:
1. Editare direttamente (dalla command window di Matlab©) il file da modificare. 2. Utilizzare la function MODIFY_INPUT predisposta per lo scopo.
Del nuovo File Input, il codice crea una versione "file dati" ed anche una versione "file testo", entrambe con lo stesso nome (scelto dall'Utente) addizionato del suffisso "_PALOMA_INPUT", ma con estensione ".mat" e ".txt", rispettivamente.
Il vantaggio risultante è, per l'Utente, la possibilità di avere a disposizione una banca dati cui attingere per rendere ancora più veloce l'istruzione di un nuovo File Input.
Infatti, scegliendo di modificare un File Input memorizzato, riferito ad una configurazione di fusoliera simile a quella da analizzare, è possibile minimizzare il numero di modifiche da effettuare.
1.6 Mappa del codice
Come visto per PACO, anche il modulo PALOMA, nella sua forma definitiva, risultata costituito dall'insieme di functions e script, ovvero di M-files, ma anche di files dati e files testo, rispettivamente classificabili come Mat-files e Txt-files.
Il corpo del modulo software è stato ordinato secondo la medesima struttura logica che caratterizza anche PACO, riassumibile in due livelli successivi26.
Al primo livello si è operata una distinzione tra i files che sono riconducibili, rispettivamente, al corpo esecutivo del codice, all'Input e all'Output.
Al secondo livello, per ognuna delle categorie considerate, sono state distinte tre diverse sotto-categorie che raggruppano M-files, Mat-files e Txt-files, ovvero, riferite a script e functions, files dati e files testo rispettivamente.
I data banks sono comuni tanto a PACO quanto a PALOMA.
26 Lo schema della mappa di PALOMA è identico a quello riprodotto in Parte I, Cap. 1-
