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Tesi etd-03282017-090839


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
BETTI, FEDERICO
URN
etd-03282017-090839
Title
Analysis of the effects of nonlinear actuator dynamics on the flutter of wings with electromechanical flight controls
Struttura
INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE
Corso di studi
INGEGNERIA AEROSPAZIALE
Supervisors
relatore Prof. Di Rito, Gianpietro
relatore Prof. Galatolo, Roberto
relatore Ing. Schettini, Francesco
relatore Prof. Denti, Eugenio
Parole chiave
  • Gust response
  • Aeroservoelasticity
  • Aeroelasticity
  • EMA Actuator
  • Electromechanical actuator
  • Control surface flutter
  • Flutter
  • Freeplay
  • Nonlinear model
  • Failure
Data inizio appello
02/05/2017;
Consultabilità
Completa
Riassunto analitico
This thesis has as objective to study, via nonlinear modelling and simulation, the effects of electro-mechanical flight controls dynamics on wing flutter.
The basic step for performing the analysis is to develop a generic aeroservoelastic model of a wing with a control surface moved by an electro-mechanical actuator, and the case study has been referred to the actuation system of a subsonic small-scale plane. Starting from an aeroelastic model derived from literature, the actuator dynamics has been included, by introducing the non-linear behaviour caused by freeplay in the actuator hinges. The variation of flutter speed is thus characterised as function of freeplay amplitude, by performing simulations of gust responses.
Behaviour in case of failure of the actuator control system has been also addressed: by assuming that failure is detected and the motor of the actuator is shut-off, the compensator damper has been designed in order to assure safe operations with respect to aeroelastic issues.
All simulations have been performed using a complete Matlab® - Simulink model of the aeroservoelastic system.

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Questa tesi ha come obiettivo di studiare, tramite modellazione non lineare e simulazione numerica, gli effetti della dinamica dei controlli elettro-meccanici sul flutter delle ali.
Il passo fondamentale per eseguire l'analisi è stato quello di sviluppare un generico modello aeroservoelastico di un'ala con una superficie di controllo mossa da un attuatore elettro-meccanico. Lo studio si è concentrato sul sistema di attuazione di un piccolo aereo subsonico. Partendo da un modello aeroelastico della letteratura, la dinamica dell’attuatore è stata inclusa introducendo inoltre il comportamento non lineare causato dal gioco nella cerniera dell’attuatore. La variazione della velocità di flutter è stata così caratterizzata come funzione dell’ampiezza del gioco, effettuando delle simulazioni alla risposta alla raffica.
É stato affrontato anche il comportamento in caso di guasto del sistema di controllo dell’attuatore: assumendo che l’avaria sia rilevata e che il motore dell’attuatore sia spento, è stato progettato un compensatore al fine di garantire un funzionamento sicuro per quanto riguarda i problemi aeroelastici.
Tutte le simulazioni sono state eseguite utilizzando un modello aeroservoelastico completo Matlab® - Simulink.
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