Modellazione multicorpo della catena comandi primari di un velivolo da addestramento basico-avanzato

The aim of this work is the command link multibody modelisation of the primary flight control system. This has to be installed on a new basic-advanced trainer aircraft. The model has been realized with the multibody software MSC Adams. The primary flight controls of the new trainer are mechanical type, directly connected to control surfaces and provided with artificial feel units, trim systems and servo-actuators. This work investigates on the characteristics of the mechanical link along the three control axes. These characteristics are defined in terms of gear ratios (from pilot's input to control surfaces and artificial feel units), inertia balancing, artificial feel units sizing (in order to evaluate stick and pedal force feedback) and mechanical link stiffness. The latter has been estimated with a finite element model of the main parts along the transmission. The kinematic, dynamic and quasi-static analyses results have been validated through data from experimental tests and models developed with other tools.

Il presente documento riporta l'attività di tesi svolta presso Leonardo S.p.A – Divisione Velivoli di Venegono Superiore. L'argomento del lavoro è la modellazione multicorpo della catena dei comandi primari di un nuovo velivolo da addestramento basico/avanzato. Il modello è stato realizzato attraverso l’utilizzo del tool Adams di MSC Software. L'architettura del sistema è basata su quella di un velivolo appartenente alla medesima categoria, ma di una generazione precedente, che prevede una catena comandi ad aste e rinvii diretta alle superfici di controllo, unita a dispositivi di ausilio al pilota (sensibilità artificiali, trim e servocomandi). L'attività ha come obiettivi la determinazione e verifica delle caratteristiche della catena comandi lungo i tre assi. Tali caratteristiche sono espresse in termini di rapporti di trasmissione (dalle interfacce di comando pilota ai sistemi di sensibilità artificiale e alle superfici di controllo), bilanciamento della catena comandi, dimensionamento delle sensibilità artificiali con valutazione degli sforzi di barra e pedale percepiti da parte del pilota e calcolo della rigidezza della catena cinematica. In particolare, quest'ultima è stata valutata modellando ad elementi finiti i componenti principali della trasmissione. I risultati delle analisi, di tipo cinematico, dinamico e quasi-statico, sono stati validati attraverso un confronto con modelli sviluppati precedentemente dall'azienda in differenti ambienti di calcolo o con correlazione a dati sperimentali disponibili. Nell’ambito del processo di progettazione della catena comandi, la verifica del funzionamento del sistema attraverso la modellazione consente di identificarne preventivamente possibili inefficienze e incompletezze, garantendo al contempo risparmi di tempo e costo.