Attività sperimentale e numerica finalizzata allo sviluppo di un surrogato ( proiettile in gelatina balistica ) per prove a dimensioni reali di impatto volatile

Aircraft certification tests require the use of real birds to demonstrate structure strength in case of impact. However these tests are poorly repeatable To avoid this problem studies about the development of an artificial bird substitute model was conduced and are still in progress. A validated bird substitute can be efficiently used both during structures certification then during structures development. The aim of this work is to start the development of a substitute bird model to conduce bird impact real-scale tests using a ballistic jelly, the PERMA-GEL. The features which make interesting the study of this material are the ability to maintain its own shape without auxiliary container, the chance to be easily manufactured, the standardized preparation procedure and the possibility to be remelted and reused. This first development step was focused on the study of impact forces due to the normal impact of PERMA-GEL cylindrical surrogates on a rigid target. At the same time bird numerical models were created and validated using bibliographical data about real birds impact. Then experimental data were compared to numerical results and bibliographical data. The result is that the material is suitable to create substitute bird models for normal impact tests. PERMAGEL can be used to the creation of a bird substitute. Further investigations must be conduct before using ballistic gel projectiles as real bird substitutes, at least in structures development studies. To achieve this results, a direct comparison between PERMA-GEL experimental data and real bird tests will be essential.

Le attuali prove di certificazione dei velivoli prevedono l’utilizzo di volatili reali per dimostrare la resistenza della struttura ad un eventuale impatto. Queste prove presentano però una scarsa ripetibilità. Per questo motivo sono stati effettuati e sono in corso tuttora studi per sviluppare un surrogato artificiale che consenta di riprodurre gli effetti della collisione garantendo risultati ripetibili in modo da poter essere utilizzato efficacemente sia in fase di certificazione che di progettazione e sviluppo. Il presente lavoro di tesi ha avuto come obbiettivo quello di iniziare per lo sviluppo di un surrogato per prove a dimensioni reali di impatto volatile utilizzando una gelatina balistica, il PERMA-GEL. Le caratteristiche che rendono interessante lo studio del PERMA-GEL sono la capacità di mantenere una forma propria senza l’ausilio di contenitori, la possibilità di essere facilmente formato tramite l’utilizzo di stampi, la procedura di preparazione standardizzata e la possibilità di riutilizzo del materiale. Questa prima fase dello sviluppo del sostituto artificiale di volatile reale si è concentrata sullo studio delle forze d’impatto di surrogati di forma cilindrica in PERMA-GEL in caso di impatto normale contro bersagli rigidi. Parallelamente sono stati creati i modelli numerici di volatili validati facendo riferimento alle prove di impatto di volatili reali presenti in letteratura. I dati acquisiti sperimentalmente e i risultati numerici sono stati confrontati fra loro e con i dati presenti in bibliografia facendo riferimento alle grandezze d’interesse in fase di progettazione delle strutture aeronautiche a prova di volatile: dinamica dell’impatto, forza di impatto massima e media. Da questo confronto sono emersi risultati incoraggianti anche se non del tutto soddisfacenti che mostrano come il materiale in oggetto sia potenzialmente adatto alla creazione di surrogati reali in prove di impatto volatile. Futuri scenari di sviluppo prima dell’introduzione del PERMA-GEL come surrogato di volatile dovranno prevedere una più accurata caratterizzazione della gelatina balistica e un confronto con i dati sperimentali da reperire in bibliografia o da prove condotte al vero.