Performance analysis and design of the smoke generation system for a military jet trainer

The aim of this thesis is the detailed design and the system performance analysis of a Smoke Generation System for a military jet trainer. The aircraft has extreme aerobatics capabilities, which result in an extended flight envelope and therefore in a broad variety of operative conditions for the system. The equipment of the system have been designed and developed starting from the company know-how on fuel system equipment, but taking into account since the beginning two main peculiarities which make the Smoke Generation System different from a typical fuel system: it is not safety critical and the working fluid is oil. This means that it is not required redundancy to ensure continuity of operation (in this case smoke generation) in presence of a failure and that all the equipment need to be optimised to work with a different fluid. The system in facts uses oil to generate the smoke, which differs from the common aeronautic fuel for its density, which is slightly higher, and for its viscosity, which is an order of magnitude higher. Prototype units of the ejector and the pump have been manufactured to be submitted to a development test campaign aimed at the validation of the design. The collected data were also used in the models of the system in order to evaluate the performance of the system.

Lo scopo di questa tesi è il design di dettaglio e l'analisi della prestazione di sistema per un Sistema di Generazione del Fumo per un aereo da addestramento militare. L'aereo ha capacità di manovra molto spinte, che danno luogo ad un inviluppo di volo molto esteso e pertanto ad una ampia varietà di condizioni in cui il sistema deve operare. Gli equipaggiamenti del sistema sono stati progettati e sviluppati a partire dal know-how dell'azienda nell'ambito dei sistemi combustibile, tenendo tuttavia presente fin dall'inizio le due maggiori peculiarità che rendono un Sistema di Generazione del Fumo diverso da un tipico impianto combustibile: non è critico ai fini della sicurezza del volo e il fluido di lavoro è un olio. Questo significa che non sono richieste ridondanze tali da assicurare la continuità delle operazioni (in questo caso la generazione del fumo) in presenza di un guasto e che tutti gli equipaggiamenti devono essere ottimizzati per il funzionamento con un fluido diverso. Il sistema, infatti, per generare il fumo usa un olio che è diverso dal tipico carburante aeronautico per la densità, leggermente maggiore, e per la viscosità, più alta di un ordine di grandezza. Sono state infine realizzate delle unità prototipiche dell'eiettore e della pompa al fine di condurre una campagna di test di sviluppo volta alla validazione del design. I dati raccolti sono stati inoltre usati nei modelli del sistema al fine di valutarne le prestazioni.