Riassunto analitico
In questo elaborato si analizzano lo studio e la progettazione dei principali sottosistemi di un elicottero side-by-side per la mobilità aerea urbana, pensato per ridurre la congestione del traffico stradale urbano non compensabile dalle attuali infrastrutture. Sebbene l'uso di elicotteri per il trasporto urbano non sia nuovo, recenti prototipi di velivoli VTOL elettrici puntano alla sostenibilità ambientale con materiali leggeri, riciclabili, basso impatto acustico ed elevata efficienza energetica.
Viene proposto un progetto preliminare di un elicottero in configurazione side-by-side, avente due rotori controrotanti e simmetrici rispetto alla fusoliera, con un peso massimo al decollo pari a 1500 kg. L'approccio sistematico adottato utilizza il metodo di fattorizzazione e un codice di calcolo per determinare potenza e coppia necessarie in diverse condizioni di volo statiche. Attraverso il design concettuale, sono state definite funzioni principali e ausiliarie, sviluppate e validate con tecnologie CAD, CFD e FEM.
Lo studio utilizza un modello Matlab per calcolare condizioni di assetto, potenza, coppia dei rotori e altri parametri di volo. Stabilita la missione, è stata calcolata l'energia necessaria per il pacco batterie. Nelle fasi di "embodiment design", sono state selezionate le celle batterie, il loro posizionamento, il flusso d’aria per il raffreddamento, e le piastre per ottimizzare lo scambio termico. Per aumentare la precisione dei risultati in uscita dal codice Matlab, sono stati raffinati i dati in input mediante lo studio dell'ergonomia dei passeggeri, determinando le dimensioni della cabina e ipotizzando il posizionamento delle masse per ricavare la posizione del baricentro fisico del velivolo.
Il progetto si è poi concentrato sui sottosistemi: rotori, sedili passeggeri, telaio, pianali, rivestimento e fusoliera. Per ogni elemento sono stati eseguiti dimensionamenti analitici, scelta dei materiali e prove FEM di resistenza statica per garantirne l'affidabilità. Inoltre, è stata considerata la strumentazione di bordo da implementare nella cabina di pilotaggio. Con i sottosistemi assemblati, sono stati formati due layout di elicottero side-by-side, ne è stata fatta una selezione ed è stata individuata la miglior configurazione. Infine, sono state presentate alcune possibili soluzioni per migliorare le caratteristiche tecniche del velivolo.
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