SIMULAZIONE DELL AMMORTIZZATORE DEL CARRELLO DI ATTERRAGGIO DEL MACCHI 205 V

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1 Università degli studi di Bologna FACOLTÀ DI INGEGNERIA Corso di laurea in Ingegneria Meccanica Disegno Tecnico Industriale SIMULAZIONE DELL AMMORTIZZATORE DEL CARRELLO DI ATTERRAGGIO DEL MACCHI 205 V Tesi di laurea di: Gennaro Cerra Relatore: Prof. Ing. Luca Piancastelli Correlatori: Prof. Ing. Gianni Caligiana Prof. Ing. Dario Croccolo Prof. Ing. Davide Moro Dott. Ing. Stefano Cassani

2 Obiettivi Ideazione di un modello matematico in grado di simulare il funzionamento dell ammortizzatore del carrello di atterraggio dell aereo Macchi C205 V Implementazione del modello in MATLAB/SIMULINK

3 Ipotesi CORPO DEL VELIVOLO INFINITAMENTE RIGIDO SIMMETRIA DEL CORPO DEL VELIVOLO RISPETTO AL PIANO VERTICALE LONGITUDINALE SOSPENSIONI SEMPRE ORTOGONALI AL SUOLO RETTA D AZIONE DELLA RESISTENZA AERODINAMICA PASSANTE PER IL BARICENTRO DELL AEREO CONDIZIONE DI STALLO ALL ATTERRAGGIO (PORTANZA NULLA, 5g)

4 Modello Modello autovettura realizzato dall ing. Castelli v elg aerodinamica f aero f aero f dx f sx f post prima posg v elg sospensioni e contatto f dx posg f sx f post v elg posdx seconda angolieulero possx pospost f dx f sx f post posg posdx possx pospost angolieulero Modello aereo

5 Modello (O,X1,X2,X3): terna inerziale solidale con il terreno (O,Y1,Y2,Y3): terna solidale con l aereo, con origine nel baricentro e assi paralleli agli assi della terna inerziale (posizione iniziale) (O,Z1,Z2,Z3): terna solidale con l aereo, con origine nel baricentro e assi coincidenti con gli assi principali d inerzia La posizione dell aereo è individuata dalla posizione del baricentro G e dagli angoli di Eulero : precessione : nutazione : rotazione propria FORZE ESTERNE Forza peso Resistenza aerodinamica Forze di contatto pneumatici-suolo Modello a 9 G.D.L. 6 G.D.L. del corpo rigido + 3G.D.L. compressione pneumatici

6 Sospensione oleo-pneumatica F = F + F elastica Modellazione sospensione smorzamento Lo smorzamento in compressione è minore dello smorzamento in estensione perché in compressione l olio passa attraverso due orifizi, in estensione attraverso uno solo. Legge politropica per la compressione dei gas p n v0 = p0 v Efflusso di un fluido attraverso un orifizio 2 2 ρ A s& p = 2 C A ( ) 2 d o n = 1.1 C d = 0.9 n 3 v 0 ρ A 0 ( ) 2 v 0 A s 2 Cd Ao F= p + s 2 &

7 Modellazione pneumatico Curve sperimentali Caratteristiche forza-schiacciamento Isteresi

8 Blocco che calcola le forze nella sospensione e nel pneumatico

9 Risultati della simulazione: il baricentro Il baricentro del velivolo segue una traiettoria regolare avvicinandosi in breve tempo alla posizione di equilibrio spostamento Considerazioni analoghe si possono fare sulla velocità del baricentro L accelerazione raggiunge nel picco il valore di 5g accelerazione (g) velocità

10 Risultati della simulazione: le ruote I baricentri delle ruote anteriori dopo due oscillazioni più grandi oscillano attorno alla posizione di equilibrio senza staccarsi da terra anteriore posteriore Il ruotino posteriore rimbalza

11 Risultati della simulazione: le forze Le forze nel pneumatico e nella sospensione hanno la stessa entità, ma quella nel pneumatico oscilla attorno al valore all equilibrio senza stabilizzarsi Dalla verifica agli elementi finiti del carrello del Macchi la forza massima verticale sopportabile con coefficiente di sicurezza 1.5 è N Fmax=96000 N

12 Risultati della simulazione: gli angoli L angolo di beccheggio si stabilizza dopo un oscillazione completa Gli angoli di rollio e imbardata non variano imbardata beccheggio rollio

13 Risultati della simulazione: gli angoli L angolo di rollio Angolo di rollio iniziale θ 0 = 95 Angolo di rollio iniziale θ 0 = 100

14 Confronto Dati sperimentali e curve relative ad aerei contemporanei del Macchi per i primi istanti successivi all impatto Velocità Spostamento baricentro ruota

15 Forza agente nella sospensione Confronto

16 Confronto Velocità Escursione di escursione della della sospensione

17 Conclusioni e potenziali sviluppi Il modello, nei limiti delle ipotesi effettuate, è risultato funzionare correttamente, fatta eccezione per le forze oscillanti residue presenti nel pneumatico Occorrerebbe dunque rimodellare il pneumatico cercando di tenere conto dello smorzamento interno dello stesso Sarebbe interessante sviluppare il modello considerando l attrito fra pneumatico e suolo, in modo da simulare anche il comportamento dell aereo negli istanti di manovra a terra successivi all atterraggio

18 GRAZIE