Pilot in the loop aeroservoelastic simulation in support to the conceptual design of a fly by wire airplane

Objective of this work is the creation of an interdisciplinary simulation environment for the development and optimization of new generation aircraft with Fly-By-Wire (FBW) control systems technology. Such tool must be able to merge flight and structural dynamics, allowing handling qualities evaluations through simulations with pilot-in-the-loop, producing valuable information and data that can be fed back in the conceptual design loop. This engineering approach should reduce time to market and development costs of new aircrafts and exploit the potential increase of performances that can be delivered by a Fly-By-Wire Flight Control System (FCS), accounting also for aeroservoelastic phenomena from early stages of the design. Two aircraft models have been realized, each one for its devoted flight simulator: the Aeroservoelastic (ASE) and the Rigid Body (RB). A quantitative parameter (Aggression) has been introduced to “measure” the aggressiveness of the pilot on the control inceptor to perform the selected task. The primary target of flight test campaign has been to verify the existence of a Control Spillover or Pilot Induced Oscillation (PIO), and if the Aeroservoelastic airplane is able to influence the piloting technique.

L'obbiettivo della ricerca è la creazione di un ambiente interdisciplinare di simulazione per lo sviluppo ed ottimizzazione di velivoli di nuova generazione dotati di comandi di volo con tecnologia Fly By Wire. Questo strumento deve consentire di unire la meccanica del volo e la dinamica strutturale, consentendo la valutazione delle qualità di volo attraverso voli simulati con il pilota ai comandi, ricavando informazioni utili che posso essere utilizzate nel processo di sviluppo del progetto concettuale. Questo approccio ingegneristico dovrebbe ridurre i tempi e i costi di progetto dei nuovi velivoli, e consentire di sfruttare il potenziale incremento di prestazioni che può essere fornito dalla tecnologia Fly By Wire, consentendo anche di tener conto dei fenomeni aeroservoelastici già nelle prime fasi del progetto stesso. Sono stati realizzati due modelli, uno Aeroservoelastico (ASE) ed un Rigido (RB). E' stato definito un parametro (Aggression) per "misurare" l'aggressività con cui il pilota agisce sul comando di volo per svolgere il compito assegnato. Lo scopo principale della campagna di prove di volo è stato di verificare l'esistenza di interazioni tra FCS e dinamica strutturale (Control Spillover) e Pilot Induced Oscillation, e di verificare se la risposta del velivolo aeroservoelastico è in grado di influenzare la tecnica di pilotaggio.