Preliminary assessment of an impact monitoring strategy for transmission shafts

The aim of this thesis is to lay the foundations for the implementation of an SHM system, i.e., a structural health monitoring system, aimed at the modern-day development of remotely controlled aircraft. This is necessary because the absence of a pilot in this type of aircraft leads to numerous drawbacks, first and foremost to the lack of the so-called 'pilot awareness', which consists of an experienced pilot being able to recognise even without electronic aids whether the aircraft in which he is flying has serious problems due, in this specific case, to possible impact with foreign objects such as projectiles. The work was therefore carried out by analysing a digital twin model created on the basis of a test bench built by Leonardo Helicopter Division. In particular, the slant shaft of this model was analysed. It is a shaft connecting the two gearboxes that ensure the transmission of motion between the shafts in the tail system. Analysis were carried out with different boundary conditions and types of damage in order to understand which conditions might or might not be critical for our structure.

Lo scopo di questa tesi è quello di porre le basi per l’implementazione di un SHM system, cioè un sistema di monitoraggio della salute strutturale, rivolto allo sviluppo in tempi moderni di velivoli comandati a distanza. Questo è necessario poiché l’assenza del pilota in questa tipologia di velivoli porta a numerosi inconvenienti, primo su tutti la mancanza della cosiddetta “pilot awareness”, che consiste nel fatto che un pilota esperto nel volo riesce a riconoscere anche senza l’ausilio di mezzi elettronici se il mezzo su cui si trova presenta gravi problematiche dovute in questo caso specifico al possibile impatto con oggetti estranei, quali per esempio proiettili. Il lavoro è stato quindi svolto analizzando un digital twin model creato sulla base di un banco di prova costruito da Leonardo Divisione Elicotteri. In particolare, di questo modello è stato analizzato il suo “slant shaft” che è un albero che mette in collegamento le due gearbox che garantiscono la trasmissione del moto tra gli alberi nel sistema di coda. Le analisi svolte sono state condotte con diverse condizioni a contorno e tipologie di danno al fine di arrivare a capire quali condizioni potessero rivelarsi critiche o meno per la nostra struttura.