Studio di una wing tip aeroelastica passiva

The need for a reduction in fuel consumption of commercial airliners has led to a widespread use of winglets, which reduce the lift-induced drag but have a negative impact from a structural point of view. The subject of this thesis is the study of an alternative device (wing tip device) for induced drag reduction with an integrated passive load alleviation capability, based on aeroelastic effects. Two different solutions are examined, various parametric analyses and optimizations (aeroelastic tailoring) are carried out to assess how they affect the structural loads, the flight mechanics characteristics and the flutter stability, employing a stick model for the structure and a linear potential flow aerodynamic method. In the last part of the work, an higher fidelity aerodynamic model is used and the capability of the proposed device is verified performing trim analyses of the flexible aircraft in the transonic regime by means of a CFD code.

La necessità di ridurre i consumi dei velivoli da trasporto commerciale ha portato alla diffusione delle winglet, le quali permettono di ridurre la resistenza indotta introducendo tuttavia problemi dal punto di vista strutturale. Questo elaborato di tesi ha come oggetto lo studio di un dispositivo alternativo (wing tip) per la diminuzione della resistenza indotta con capacità di alleviazione passiva dei carichi, basata sullo sfruttamento degli effetti aeroelastici. Si esaminano due differenti soluzioni, effettuando analisi parametriche ed ottimizzazioni numeriche (aeroelastic tailoring) per verificarne il comportamento e l’impatto sul velivolo dal punto di vista dei carichi, delle qualità di volo e del flutter utilizzando un modello aeroelastico a travi per la struttura con un metodo lineare a potenziale per l’aerodinamica. Nella parte finale, si passa ad un livello di sofisticazione maggiore e si verifica il comportamento del dispositivo con analisi di trim del velivolo flessibile in regime transonico effettuate tramite un codice CFD.