Handling Qualities (HQ) play a fundamental role in rotorcraft design, since they are indicators of how much an aircraft is safe to fly, and how easily pilots can accomplish assigned missions while sparing enough time and attention to fulfill other tasks. HQ are often challenging to assess and long time may need to be spent during the design and development process fixing HQ issues. Anticipating as much as possible the evaluation of HQ by taking them into consideration since the very beginning of the design activity could help reducing the number of modifications to be carried out in order to correct unforeseen behaviors, which could be the more time and money consuming the later they surface in the process. The present work aims at laying the foundations for a design tool able to include the study of HQ during rotorcraft conceptual design. In particular, results from NDARC (NASA program for rotorcraft conceptual design) are employed to build a flight mechanics model augmented with a control system. Evaluation of HQ is done relatively to the sized rotorcraft and the results are employed to influence the rotorcraft re-design until imposed requirements are met. The design tool is implemented into a general and versatile environment, able to account for different rotorcraft architectures and to host innovative features. An example is the automatic generation of the rotorcraft model meant for coupling the conceptual design tool with a flight simulator in support of the HQ assessment.

Le qualità di volo (in inglese Handling Qualities) o HQ, giocano un ruolo fondamentale nella progettazione di velivoli ad ala rotante dal momento che sono un indicatore di quanto un velivolo sia sicuro da volare e di quanto facilmente i piloti possano eseguire le missioni assegnate avendo tempo e attenzione sufficienti per svolgere altre attività. Le HQ sono spesso difficili da valutare e per questo motivo problemi a loro legati possono richiedere molto tempo per essere risolti durante la progettazione di un velivolo. Anticipare il più possibile la valutazione delle HQ, tenendole in considerazione sin dall’inizio dell’attività di progettazione, può aiutare a ridurre il numero di modifiche da apportare al fine di correggere comportamenti imprevisti, che potrebbero concretizzarsi in perdite di tempo e denaro qualora dovessero emergere ed essere corretti in fasi avanzate del progetto. Questo lavoro di tesi mira a porre le basi per uno strumento che sia in grado di includere lo studio delle HQ nella fase di progettazione concettuale di un velivolo ad ala rotante. In particolare, i risultati di NDARC (programma sviluppato dalla NASA per la progettazione e l’analisi di velivoli ad ala rotante) sono utilizzati per costruire un modello di meccanica del volo aumentato con un sistema di controllo. Il modello è sottoposto ad un processo di analisi delle HQ e i risultati sono utilizzati per influenzare la riprogettazione del velivolo fino al raggiungimento dei requisiti desiderati. Il processo di progettazione è realizzato secondo un approccio generale e versatile, così da rendere possibile l’analisi di diverse architetture di velivoli ad ala rotante e di includere estensioni e funzionalità future. Un esempio è la generazione automatica di un modello del velivolo pensato per accoppiare lo strumento di progetto concettuale con un simulatore di volo come importante contributo alla valutazione delle HQ.

Handling qualities assessment in rotorcraft conceptual design

GEROSA, GIACOMO
2016/2017

Abstract

Handling Qualities (HQ) play a fundamental role in rotorcraft design, since they are indicators of how much an aircraft is safe to fly, and how easily pilots can accomplish assigned missions while sparing enough time and attention to fulfill other tasks. HQ are often challenging to assess and long time may need to be spent during the design and development process fixing HQ issues. Anticipating as much as possible the evaluation of HQ by taking them into consideration since the very beginning of the design activity could help reducing the number of modifications to be carried out in order to correct unforeseen behaviors, which could be the more time and money consuming the later they surface in the process. The present work aims at laying the foundations for a design tool able to include the study of HQ during rotorcraft conceptual design. In particular, results from NDARC (NASA program for rotorcraft conceptual design) are employed to build a flight mechanics model augmented with a control system. Evaluation of HQ is done relatively to the sized rotorcraft and the results are employed to influence the rotorcraft re-design until imposed requirements are met. The design tool is implemented into a general and versatile environment, able to account for different rotorcraft architectures and to host innovative features. An example is the automatic generation of the rotorcraft model meant for coupling the conceptual design tool with a flight simulator in support of the HQ assessment.
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
21-dic-2017
2016/2017
Le qualità di volo (in inglese Handling Qualities) o HQ, giocano un ruolo fondamentale nella progettazione di velivoli ad ala rotante dal momento che sono un indicatore di quanto un velivolo sia sicuro da volare e di quanto facilmente i piloti possano eseguire le missioni assegnate avendo tempo e attenzione sufficienti per svolgere altre attività. Le HQ sono spesso difficili da valutare e per questo motivo problemi a loro legati possono richiedere molto tempo per essere risolti durante la progettazione di un velivolo. Anticipare il più possibile la valutazione delle HQ, tenendole in considerazione sin dall’inizio dell’attività di progettazione, può aiutare a ridurre il numero di modifiche da apportare al fine di correggere comportamenti imprevisti, che potrebbero concretizzarsi in perdite di tempo e denaro qualora dovessero emergere ed essere corretti in fasi avanzate del progetto. Questo lavoro di tesi mira a porre le basi per uno strumento che sia in grado di includere lo studio delle HQ nella fase di progettazione concettuale di un velivolo ad ala rotante. In particolare, i risultati di NDARC (programma sviluppato dalla NASA per la progettazione e l’analisi di velivoli ad ala rotante) sono utilizzati per costruire un modello di meccanica del volo aumentato con un sistema di controllo. Il modello è sottoposto ad un processo di analisi delle HQ e i risultati sono utilizzati per influenzare la riprogettazione del velivolo fino al raggiungimento dei requisiti desiderati. Il processo di progettazione è realizzato secondo un approccio generale e versatile, così da rendere possibile l’analisi di diverse architetture di velivoli ad ala rotante e di includere estensioni e funzionalità future. Un esempio è la generazione automatica di un modello del velivolo pensato per accoppiare lo strumento di progetto concettuale con un simulatore di volo come importante contributo alla valutazione delle HQ.
Tesi di laurea Magistrale
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