Development of a simplified rotor model and integration in a flight simulator code

After extensive analysis of an existing rotorcraft simulation code, a new algebraic rotor model was developed, based on quasi-steady flapping motion, closed-form equations, and a polynomial expression of the induced velocity according to the actuator disc theory, also including empirical models of the vortex ring state and of the ground effect derived from experimental evidence. The model core reduces to a set of three non linear equations which are solved numerically. It includes coordinate trasformations that extend the validity of the model for a generic three-dimensional orientation of the rotor with reference to the airspeed vector. The new rotor model was integrated in a comprehensive rotorcraft simulation framework and extensive testing and comparison against other codes was performed.

Dopo una dettagliata analisi di un codice di simulazione elicotteristica esistente, si é sviluppato un nuovo modello algebrico di rotore basato su un modello di flappeggio quasi-stazionario, su equazioni in forma chiusa e su un'espressione polinomiale della velocità indotta, secondo la teoria del disco attuatore, includendo anche modelli empirici della condizione di anello vorticoso e dell'effetto suolo, derivati da evidenze sperimentali. Il nucleo del modello si riduce ad un sistema di tre equazioni non lineari, risolvibili numericamente. Sono incluse le trasformazioni di coordinate che estendono la validità del modello per una generica orientazione tridimensionale del rotore rispetto al vettore della velocità relativa all'aria. Il nuovo modello é stato integrato in un ambiente di simulazione per velivoli ad ala rotante ed é stato sottoposto ad una estesa campagna di prove, anche comparative rispetto ad altri codici.