Observing rotorcraft non-measurable parameters in terminal approach manoeuvres through rotor states

The purpose of the present work is to enhance an existing procedure able to accurately estimate the values of important aero-mechanical parameters from measurement of the flapping motion. An approach through parameter identification was followed, leading to the development of an observer that receives as input rotor flap angles and other measurements, and estimates the tip-path plane angle of attack and the thrust coefficient. The chance to increase the set of measured inputs with the tail rotor collective pitch was taken into account in order to decrease the estimation error. Its applicability and usefulness was tested in different scenarios, including off-design conditions like decelerated descents and coordinated turns. As a natural development, the observer was extended to estimate the fuselage angle of attack and the fuselage angle of sideslip. Its performance was tested in the same conditions as the tip-path plane angle of attack and the thrust coefficient observer and at this stage results are promising.

Lo scopo di questa tesi è quello di ottimizzare un osservatore per la stima dell’ angolo di incidenza del tip-path plane e del coefficiente di trazione a bordo di elicotteri. L’osservatore è stato sviluppato in precedenti lavori usando delle tecniche di identificazione di parametri, sfruttando un vasto database di simulazioni di discese stazionarie ottenuto con il software validato RSim. L’osservatore prende come misure gli angoli di flappeggio e altri parametri aeromeccanici. Uno dei miglioramenti qui sviluppati consiste nell’aggiunta del comando di pedale nell’insieme degli input da dare all’osservatore. L’osservatore è poi testato in condizioni di progetto, rappresentate da discese stazionarie, e di fuori progetto, rappresentate da discese decelerate e virate corrette. L’aggiunta del pedale si è rivelata vantaggiosa in molte occasioni, specialmente ad alte e basse velocità. L’osservatore proposto si è rivelato accurato per gli scopi pratici per cui ne è proposto l’utilizzo. Questo osservatore è stato poi esteso per permettere l’osservazione dell’angolo di incidenza di fusoliera e dell’angolo di sideslip di fusoliera. L’accuratezza della stima dell'angolo di incidenza di fusoliera è la stessa dell’ angolo di incidenza del tip-path plane, essendo queste due grandezze legate cinematicamente, mentre l'angolo di sideslip è stimabile solo con l’aiuto del pedale, senza il quale, l’errore di osservazione cresce notevolmente. L’osservatore aumentato garantisce prestazioni notevolmente migliori rispetto alla precedente versione in termini di accuratezza dell’osservazione, al solo costo di utilizzare anche il pedale come misura addizionale.