Un nuovo rotore inclinabile diverso dalla versione precedente
L’ERICA (Enhanced Rotorcraft Innovative Concept Achievement) – un nuovo tipo di velivolo presentato come alternativa agli elicotteri – combina la capacità di decollo e atterraggio verticale con un’elevata velocità di crociera. Il duplice ruolo delle pale (come rotore di elicottero nel volo stazionario e come elica nel volo livellato) si traduce in compromesso per diversi aspetti della progettazione relativa al rotore inclinabile. In particolare, l’aerodinamica può essere molto importante nella configurazione del rotore inclinabile ERICA e necessita di essere ampiamente studiata per migliorare le prestazioni e la sicurezza. I ricercatori finanziati dall’UE hanno impiegato modelli di fluidodinamica computazionale (computational fluid dynamics, CFD) allo stato dell’arte per lo studio della geometria inerente alla fusoliera e hanno utilizzato i dati ottenuti in galleria del vento, per la convalida dei risultati. Il progetto CODE-TILT (Contribution to design optimization of tiltrotor components for drag reduction) è nato con l’obiettivo di ottimizzare l’efficienza complessiva del rotore inclinabile mediante una diminuzione della resistenza aerodinamica. L’obiettivo era duplice: per identificare le geometrie ottimali che massimizzano l’efficienza aerodinamica dei singoli componenti e per valutare l’efficienza aerodinamica complessiva del velivolo. A tale fine, i ricercatori hanno effettuato simulazioni per varie condizioni di volo su un modello di fusoliera ERICA in scala e a grandezza naturale, privo di rotore. È stato realizzato uno studio di sensibilità esteso per ottenere modelli CFD affidabili. Ai fini della validazione dei modelli, i dati sperimentali sono stati usati nell’ambito di una campagna inerente agli studi in galleria del vento, condotta nell’ambito del progetto NICETRIP (Novel Innovative Competitive Effective Tilt Rotor Integrated Project). Successivamente, sono stati accoppiati degli algoritmi di ottimizzazione con solutori di flusso CFD per migliorare l’efficienza aerodinamica dei componenti critici relativi alla fusoliera con rotore inclinabile mediante progettazione della forma ottimale. In particolare, i ricercatori hanno realizzato una catena di ottimizzazione automatica, applicandola al raccordo ala-fusoliera. È stata valutata l’applicabilità dei nuovi concetti di riduzione della resistenza aerodinamica, diversi in quanto a ottimizzazione delle forme. Lo stesso modello numerico applicato per l’ottimizzazione del raccordo ala-fusoliera è stato utilizzato per il muso della fusoliera e le pinne dei carrelli di atterraggio. I ricercatori hanno studiato nel dettaglio i vincoli riguardanti la visibilità del pilota che devono essere presi in considerazione per le modifiche nella forma del muso, nonché i momenti aerodinamici relativi alla configurazione tail-off. I membri del team hanno inoltre cercato una configurazione ottimale per l’impennaggio, comprendendo sia la deriva che il piano di coda orizzontale. L’obiettivo principale era quello di minimizzare la resistenza aerodinamica del velivolo senza ottenere un’indesiderata riduzione della portanza. È stata considerata sia la resistenza aerodinamica dell’impennaggio che le forze di portanza, quindi sono stati valutati gli effetti dell’ottimizzazione delle forme sulle prestazioni aerodinamiche complessive del velivolo. Il progetto CODICE-TILT ha dato vita a geometrie ottimizzate per diversi componenti relativi al rotore inclinabile, promettendo una riduzione della resistenza aerodinamica complessiva fino all’8 %. I componenti fabbricati secondo i nuovi progetti saranno testati in galleria del vento o in volo nell’ambito del Green Rotorcraft Integrated Technology Demonstrator.
Parole chiave
Rotore inclinabile, aerodinamica, velivolo ad ala rotante, galleria del vento, CODE-TILT, riduzione della resistenza aerodinamica
