Un passo più vicini all’elicottero intelligente
Il progetto COMROTAG (Development and testing of computational methods to simulate helicopter rotors with active gurney flap) faceva parte dell’iniziativa congiunta Clean Sky. Il team si è concentrato su sistemi di flap di Gurney attivi nelle pale dei rotori degli elicotteri. L’adattamento di questi sistemi nel rotore degli elicotteri non è un compito facile, a causa dei vincoli geometrici, cinematici (alte frequenze del movimento) e di potenza, specifici delle condizioni tipiche delle pale del rotore. Usando simulazioni al computer, il team del progetto ha esaminato la configurazione di questi attuatori in differenti esempi di volo. “Durante le simulazioni di volo, i controlli del passo della pala sono stati regolati in modo da far generare al rotore la spinta e i momenti desiderati. Il cosiddetto carico di potenza è stato usato per effettuare confronti tra differenti configurazioni,” spiega il dott. Wienczyslaw Stalewski dello Instytut Lotnictwa in Polonia, che guida la ricerca. Flap di Gurney attivi Tra i concetti di pala intelligente in fase di sviluppo, il flap di Gurney attivo è stato selezionato nell’ambito del dimostratore tecnologico integrato per aeromobili verdi di Clean Sky. Questa scelta si è basata sul suo potenziale impatto sulle prestazioni degli elicotteri e sul suo livello di maturità tecnologica. Impiegando in modo attivo dei flap di Gurney nella fase d’uscita del movimento delle pale del rotore si migliora la portanza dell’aeromobile e anche le sue prestazioni complessive. Questa tecnologia si trova già in una fase di sviluppo avanzata. Tuttavia, per la sua convalida sono necessari degli studi numerici e prove nella galleria del vento sulle pale del rotore. “L’obiettivo di COMROTAG era quello di eseguire una valutazione al computer dei benefici dei flap di Gurney attivi sulle pale del rotore in voli di elicotteri in scala reale,” afferma il dott. Stalewski. Oltre a prendere in considerazione le varie forze aerodinamiche coinvolte, il team del progetto ha dovuto identificare combinazioni di livelli di estensione per il meccanismo, e direzione e velocità del flusso d’aria. “Fortunatamente, le difficoltà nel riprodurre il profondo fenomeno di dinamica di stallo che si verifica sulla pala del rotore sono state superate, e abbiamo anche ottenuto la correzione dell’assetto del rotore dell’elicottero in questa pericolosa condizione di volo. Questo ha richiesto uno sforzo computazionale decisamente superiore rispetto alle simulazioni di volo dinamiche in assenza di stallo”, ha aggiunto. Fluidodinamica computazionale (CFD) in volo Il modulo di simulazione per il “rotore virtuale” in fase di sviluppo presso lo Instytut Lotnictwa è stato modificato per modellare accuratamente calettamento e flappeggio della pala in aggiunta al movimento ciclico dei flap di Gurney attivi. Questa serie di funzioni definite dagli utenti è stata collegata al software commerciale CFD Ansys Fluent, comunemente utilizzato in ingegneria aeronautica. “Il movimento del flap è stato riprodotto attraverso deformazioni locali del circostante mesh computazionale. La metodologia della deformazione del mesh è stata sviluppata appositamente per COMROTAG e ha dimostrato di essere una valida alternativa ai metodi a griglia sovrapposta,” fa notare il dott. Stalewski. I risultati della simulazione offrono dei preziosi suggerimenti ai ricercatori che lavorano all’applicazione dei flap di Gurney attivi nelle pale del rotore. I test sugli elicotteri possono essere programmati in modo da ottenere delle condizioni di volo in cui i benefici sono più pronunciati o per evitare situazioni pericolose per la sicurezza del volo.” Ci si aspetta che la nuova metodologia computazionale supporti lo sviluppo di soluzioni per sistemi di attuazione che soddisfano i requisiti sia di durata che di affidabilità dell’industria aerospaziale. La prossima generazione di elicotteri intelligenti prenderà molto presto il volo.
Parole chiave
Elicottero intelligente, COMROTAG, flap di Gurney attivi, fluidodinamica computazionale, industria aerospaziale
