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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
Commissione
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. <br>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. <br>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.<br>All simulations have been performed using a complete Matlab® - Simulink model of the aeroservoelastic system.<br><br>---------------------------------------------------------------------------------------------------<br>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.<br>Il passo fondamentale per eseguire l&#39;analisi è stato quello di sviluppare un generico modello aeroservoelastico di un&#39;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.<br>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.<br>Tutte le simulazioni sono state eseguite utilizzando un modello aeroservoelastico completo Matlab® - Simulink.<br>
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