Analisi FEM termica della Taxi Light di un velivolo da trasporto Airbus®

Introduzione 15 Introduzione Il presente lavoro di tesi consiste nell’analisi termica di una Taxi Light per uso aeronautico mediante modellazione FEM. L’azienda produttrice è Sirio Panel S.p.A, società leader nel settore dei Sistemi di Interfaccia Uomo-Macchina (HMI) e di illuminazione interna ed esterna per velivoli. I principali “customers” sono: AIRBUS®, AGUSTA WESTLAND®, ALENIA AERONAUTICA®, LOCKHEED MARTIN®, EUROCOPTER®. La Taxi Light è una lampada a luce bianca montata su ciascuna delle due plance laterali della fusoliera del velivolo da trasporto AIRBUS® (figura I-1). È utilizzata per tutte le manovre a terra prima del decollo e dopo l’atterraggio quali il posizionamento in pista e il parcheggio nelle aree di stazionamento. Per non compromettere queste operazioni è necessaria la perfetta efficienza di sistemi di illuminazione quali: landing, take off e taxi (Figura 1-1 di pagina 17). Per questo si deve verificare che il funzionamento di questi, ma in generale di tutti i sistemi di illuminazione, non venga compromesso dai carichi di natura termica, tensionale o vibrazionale a cui sono sottoposti. L’ analisi descritta in questa tesi si propone proprio di verificare che il carico termico generato dalla lampada allo xeno all’interno della Taxi Light non comprometta, né la funzionalità della parte elettronica, nè la struttura. In azienda vengono condotte prove sperimentali con l’utilizzo di termocoppie e camere climatiche. Ci si propone di dimostrare la sostanziale coincidenza tra i risultati derivanti dalle prove e quelli ottenuti attraverso la risoluzione del modello con il software Ansys Multiphysics 10.0®. I regimi di scambio termico analizzati sono lo stazionario e il transitorio dopo due ore di funzionamento, durante i quali la Taxi Light è sottoposta ad un carico termico, generato dalla lampada allo xeno, costante. Vengono affrontati tutti i problemi relativi alla trasmissione del calore per conduzione, convezione e irraggiamento sia all’interno del pezzo che tra questo e l’ambiente esterno in cui è alloggiato. Terminata la parte puramente termica, una volta definiti i vincoli strutturali, la fase seguente consiste in una verifica statica delle deformazioni indotte dalle variazioni di temperatura. Quest’ultima è puramente qualitativa ed è necessaria solo per avere un’idea di quali possano essere i componenti della Taxi Light maggiormente esposti a deformazione, e che possono quindi alterare o danneggiare le caratteristiche del fascio di luce prodotto. Le verifiche condotte si collocano all’interno del progetto di collaborazione tra il Laboratorio di Progetto e Costruzione di Macchine del Dipartimento di Meccanica e Tecnologie Industriali dell’Università di Firenze e Sirio Panel S.p.A. . Tale collaborazione consiste in una serie di verifiche termiche e strutturali di alcuni sistemi interfaccia uomo - macchina montati sul velivolo da trasporto AIRBUS® quali “Integrated Control Panel Fuel” (ICP) e “Taxi Light”. Tutte le verifiche sono state effettuate utilizzando il software Ansys 10.0® sia nella versione Multiphysics®, come nel caso della Taxi Light, che in quella Workbench®. L’utilizzo di entrambi si è rivelato un utile strumento di confronto tra le soluzioni ottenute, oltre che di valutazione delle diverse modalità con cui viene affrontato il problema della creazione del modello.