AIAA Design Build and Fly Competitions 2014-2015

Per avere un punteggio alto a prescindere dall'esito delle missioni, il requisito principale della competizione, come sempre, è quello di progettare un aereo il più leggero possibile. Però, diversamente dagli anni precedenti, quest’anno il punteggio totale dipende in maniera inversa anche dal numero dei servi utilizzati, oltre che dal peso. Quindi si è deciso di stravolgere completamente le configurazioni passate e di realizzare un bimotore, per ridurre il numero dei servi adibiti al comando delle superfici di controllo. Inoltre il punteggio viene moltiplicato per il tempo di carico, rapportato al tempo di carico più veloce, che si impiega per caricare il payload di seconda missione e quello di terza, uno di seguito all'altro. Infine, poiché la terza missione richiede lo sgancio in volo di un carico esposto all'aria, si è deciso di utilizzare il doppio boom per collegare il piano di coda alla fusoliera, in modo da fissare il carico proprio sotto di essi, in modo tale da essere anche veloci nel caricarlo.

Figura 1 – Modello dell’Aereo Completo

Figura 2 – Sistema di Sgancio

Per la configurazione scelta, il sistema ala-piano di coda deve essere studiato insieme per l’analisi modale (SOL 103), come mostra la Figura 3 in cui è rappresentato il 1° modo flessionale dell’ala.

Figura 3 – Primo Modo Flessionale

Per l’analisi statica (SOL 101), invece, è stato sufficiente modellizzare solo una semiala con un boom e mezzo piano di coda modellizzato come massa concentrata. Da tale studio si sono potuti vedere i punti più sollecitati della struttura: - punti di contatto tra la gondola, costruita con fibre aramidiche rinforzata con lamine di carbonio, e i longheroni anteriore e posteriore, costituiti da balsa e rinforzati con astine di carbonio (Figura 4); - boom dopo l’uscita dalla gondola e piattina centrale di sostegno della gondola (Figura 5). Perciò, si è deciso di aumentare la resistenza di tali zone, mettendo una piattina di carbonio sull’anima dei longheroni nel punto di contatto con la gondola e rinforzando entrambe le piattine interne alla gondola con due strati di fibre aramidiche e uno di carbonio.

Figura 4 - Gondola

Figura 5 - Boom

Per il carrello è stata effettuata un’analisi di impatto (SOL 700), utilizzando i pesi e, quindi, le sollecitazioni relative alla seconda missione, poiché è quella più gravosa in quanto bisogna trasportare un payload interno alla fusoliera di 2.35 kg.

Figura 6 – Carrello anteriore / Figura 7 – Carrello posteriore

Grazie ai risultati della seguente analisi, è stato scelto di realizzare entrambi i carrelli con lamine di carbonio alternate a lamine di fibre aramidiche. Bisogna sottolineare che l’obiettivo di tutte le analisi è stato quello di realizzare strutture resistenti ai carichi previsti il più leggere possibili. Il risultato finale della gara è stato 31/84, in quanto è stato possibile volare solo una delle tre missioni previste, per problemi di poco tempo e troppo poco vento. Invece per quanto riguarda la classifica del report tecnico, il Sapienza Flight Team ha ottenuto il decimo posto con un punteggio di 93/100.

Autrice: Elisabetta Conti - Optimization and Structure Team SFT 2015