Modellizzazione Numerica e Verifica Sperimentale della Sospensione Pneumatica per Prove di Vibrazione al Suolo di un Grande Liner

Presso i costruttori aeronautici ogni nuovo tipo di aereo, prima della campagna di prove in volo, è sottoposto ad una campagna di prove di vibrazione al suolo (Ground Vibration Test GVT) queste prove, che hanno lo scopo di verificare il comportamento dinamico della struttura reale rispetto alla previsioni del modello teorico, fanno parte del processo di validazione del modello servoaeroelastico globale e forniscono elementi indispensabili all’apertura del dominio di volo nel corso della campagna di prove di volo. Attualmente nell’ambito di tali prove si usano delle particolari sospensioni che, isolando il velivolo rispetto al suolo, permettono di ottenere i modi di corpo rigido a frequenze molto basse (<1 Hz) e di disaccoppiare tali modi dai modi flessibili dell’aereo. Tenuto conto delle dimensioni e delle masse crescenti dei futuri aerei da trasporto a grande raggio d’azione e dello sforzo crescente di riduzione del ciclo di sviluppo, le tecniche di sospensione classiche sono poco adatte agli obiettivi ricercati ed in conseguenza soluzioni alternative sono allo studio.
Utilizzando il Ground Vibration Test effettuato sull’Airbus A340-300 che ha permesso di recuperare i dati, successivamente elaborati, si è giunti a verificare ed a migliorare il modello agli elementi finiti.
In effetti l’attuale percorso di sperimentazione si basa sullo studio dei risultati forniti dalle prove GVT attraverso l’uso di un modello FEM; in particolare a partire dal modello base utilizzato per lo studio servoaeroelastico si giunge, utlizzando degli opportuni elementi elastici lineari, al modello del velivolo su sospensione pneumatica . In seguito si procede alla liberazione dei modi su sospensione attraverso il “recalage” del modello FEM implementato secondo il sistema NASTRAN.
La necessità tecnologica ed industriale di effettuare una prova di vibrazione direttamente sul pneumatico, senza utilizzare più una sospensione, ha indotto alla ricerca di un opportuno modello numerico di rigidezza del pneumatico quindi a partire da un modello del tipo NASTRAN che presenta la rigidezza funzione della frequenza e dello spostamento si é giunti a questo obiettivo.
Inoltre allo scopo di ottenere un modello che meglio tenesse conto della non linearità del pneumatico si sono cercate modellizzazioni alternative offerte, per esempio, dai programmi di modellizzazione industriali del tipo DADS, ADAMS, ecc.
Si è svolta altresì una ricerca bibliografica volta ad ottenere le migliori caratteristiche di modellizzazione in termini di rigidezza e smorzamento.
Inoltre poiché nel modello agli elementi finiti non si tiene conto dello smorzamento strutturale, si è studiata la possibilita’ di filtrare numericamente l’influenza del pneumatico, sui valori di smorzamento generalizzato, applicando una variazione del Metodo di Karpel [Modal coordinates for aeroelastic analysis with large local structural variations – M.Karpel and C.D.Wieseman, European Forum on Aeroelasticity and Structural Dynamics – Aachen 04/91]. Un’altra possibilita’ studiata é stata quella di applicare l’approccio della sintesi modale al problema dell’isolamento dello smorzamento modale della struttura “libera-libera”.
L’introduzione di questi nuovi metodi che consentono, con perfetta automazione, a partire solamente da dati sperimentali e sul pneumatico, di ottenere informazioni sulle principali grandezze da determinare, con precisione simile a quella ottenuta attraverso un approccio classico: aereo su sospensione, prospetta la possibilità di ridurre i tempi di sviluppo, ottenere vantaggi economici e consentire una più rapida realizzazione delle prove.