Ottimizzazione per il progetto preliminare di elicotteri con vincoli sulle handling qualities

The thesis work has the purpose of describing methodologies and processes developed for the implementation of a tool useful for the preliminary sizing. This tool is a software, written in Matlab language, which can execute typical loops of preliminary design of a conventional helicopter: from the sensitivity analysis to the choice of the best con guration, identi ed as a solution of a constrained optimization problem and nally the calculation of rotorcraft performances. The program called HOP (Helicopter Program Optimization solves the nonlinear trim problem to compute all the informations necessary to de ne the behavior of the helicopter in ight. Typical constraints of rotor- craft sizing (range, endurance, hovering altitude, autorotation performance, etc.) have been implemented. In this context, furthermore, have been performed studies on the possibility of introducing the handling qualities of the rotorcraft (Flying Qualities and ADS-33) as constraints of the optimization problem, performances that are typically evaluated only at the end of the preliminary design phase.

Il lavoro di tesi presentato ha lo scopo di illustrare le metodologie ed i pro- cessi messi a punto per la realizzazione di uno strumento nell'ambito della progettazione preliminare. Tale strumento si conf a di un codice scritto in ambiente Matlab in grado eseguire tutto il loop di progettazione preliminare di un elicottero convenzionale: partendo dallo studio di sensitivit a, alla scelta della con gurazione migliore, individuata come soluzione di un problema di ottimo vincolato, per arrivare al calcolo delle prestazioni della macchina. Il programma de nito HOP (Helicopter Optimization Program) risolve il pro- blema non lineare del trim per calcolare tutte le informazioni necessarie a de nire il comportamento della macchina in volo. Sono stati implementati i tipici vincoli di sizing per una macchina ad ala rotante (autonomie, quote di hovering, prestazioni in autorotazione, ecc.). In questo contesto, inolte, sono stati eseguiti degli studi sulla possibilit a di introdurre le qualit a di volo della macchina (Flying Qualities e ADS-33) co- me vincoli del problema di ottimizzazione, aspetti che vengono tipicamente valutati solo al termine della fase di progetto preliminare.