Design and experimental validation of a lifting surface subject to freeplay-based LCO

Freeplay is one of the most important non-linearities affecting aircraft control surfaces; it can induce flutter phenomena and limit aircraft performance in terms of control or fatigue. The work in this thesis focuses on the design of an aeroelastic reduced T-tail model for wind tunnel testing. Furthermore, the effect of single non-linearities of free play on aeroelastic behavior and the relative development of Limit Cycle Oscillations was studied. The numerical representations of the test model were defined using finite elements and allowed the wind tunnel model to be designed iteratively. Decisions in the design phase were made by combining different numerical models with different configurations. Subsequently, once the results of the Ground Vibration Test (GVT) were obtained, the numerical model was validated. This thesis is part of the next step in the global project that aims to study several non-linearities simultaneously. A new version of the T-tail is built for the X-DIA prototype aircraft.

Il freeplay è una delle più importanti non linearità che interessano le superfici di controllo degli aeromobili; può indurre fenomeni di flutter e limitare le prestazioni del velivolo in termini di controllo o fatica. Il lavoro di questa tesi si concentra sulla progettazione di un modello aeroelastico di coda a T ridotta per le prove in galleria del vento. Inoltre, è stato studiato l'effetto delle singole non-linearità del freeplay sul comportamento aeroelastico e il relativo sviluppo di oscillazioni di ciclo limite. Le rappresentazioni numeriche del modello di prova sono state definite utilizzando elementi finiti e hanno permesso di progettare iterativamente il modello. Le decisioni in fase di progettazione sono state prese combinando diversi modelli numerici con diverse configurazioni. Successivamente, una volta ottenuti i risultati del Ground Vibration Test (GVT), il modello numerico è stato validato. Questa tesi fa parte della fase successiva del progetto globale che mira a studiare contemporaneamente diverse non-linearità. Una nuova versione della coda a T è stata costruita per il prototipo di aereo X-DIA.