Prandtl lifting line: a non-linear proposal for deformed wings

This research aims to provide a comprehensive study of the behaviour of aerodynamic forces in response to span-wise wing deformation by modifying Prandtl’s lifting line method, implemented in Matlab. The study begins by presenting Prandtl’s original work and proceeds to incorporate a non-linear technique illustrated by Anderson. This technique is further extended using Kuenn’s proposal for bent wings. Building on this foundation, the research introduces an innovative approach developed at the University of Málaga (UMA), based on the modification of the wing’s vertical section airfoil geometries according to local deflection angles. The outcomes of the numerical methods are compared with experimental tests conducted at UMA, which involved a NACA 0012 section wing semi-model with a fixed semi aspect ratio of sAR = 4 and imposed tip deformation. Additionally, other available experimental data from literature, namely Farnsworth, Saini, and Winkelmann, are compared to ensure broader validation.

In questa ricerca viene presentato uno studio approfondito sul comportamento aerodinamico di ali finite soggette a flessione, mediante una modifica del metodo della linea portante di Prandtl, implementato in Matlab. Lo studio inizia con una descrizione del lavoro originale di Prandtl, presentando successivamente una tecnica di modifica non lineare illustrata da Anderson. Questa procedura viene ulteriormente ampliata utilizzando la proposta di Kuenn per ali deflesse. Sulla base di queste teoria, viene infine introdotto un approccio innovativo sviluppato presso l’Università di Málaga (UMA), basato sulla modifica delle geometrie dei profili alari nelle sezioni alari verticali in funzione degli angoli di deflessione locali. I risultati dei metodi numerici proposti vengono successivamente comparati con quelli dei test sperimentali condotti presso l’UMA, in cui viene studiato un semi modello di ala con profilo NACA 0012, semi allungamento alare sAR = 4 e deformazione di flessione imposta. Inoltre, altri dati sperimentali pubblicati da precedenti studi, in particolare Farnsworth, Saini, e Winkelmann, vengono confrontati per garantire una validazione più ampia.