ITTO20090079U1 - Sistema per la gestione ed il controllo della velocita' di uno o piu' rotori di un aeromobile atto a volare a punto fisso - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del modello di utilità dal titolo:

"SISTEMA PER LA GESTIONE ED IL CONTROLLO DELLA VELOCITA’ DI UNO 0 PIU' ROTORI DI UN AEROMOBILE ATTO A VOLARE A PUNTO FISSO"

La presente innovazione è relativa ad un sistema per la gestione ed il controllo della velocità di uno o più rotori di un aeromobile atto a volare a punto fisso, in particolare di un elicottero provvisto di un rotore principale e di un rotore di coda.

Si precisa che nella descrizione che segue verranno utilizzati i seguenti simboli con indicato a fianco il loro significato :

RFM Manuale di volo dell'aeromobile

OAT Temperatura aria esterna (°C)

AGL Altitudine rispetto al suolo

KTS Velocità in nodi

Ias Velocità indicata

Tas Velocità reale

Cas Velocità calibrata

NR Numero dì giri

RPM Numero di giri al minuto

TX Trasmissione

FADEC Sistema di controllo del motore

FMEA Modalità di guasto e analisi critica effetti HD Quota in densità

PA Quota in pressione

AMC Computer di bordo

FCU Autopilota

Il sistema secondo l'innovazione è stato concepito per esaltare al massimo le sue prerogative fondamentali che possono essere riassunte nel concetto combinato:

Conformabile - Adattativo

Conformabile poiché il pilota a bordo può selezionare alla partenza e durante il volo, compatibilmente con le limitazioni prescritte, l'assieme delle capacità dell'aeromobile che meglio si adattano al profilo della missione che intende svolgere. Tra queste citiamo le perfomance o la silenziosità così come il risparmio di carburante o il raggio d'azione.

Adattativo perché, una volta selezionata la modalità di impiego, l'aeromobile adatta automaticamente il controllo dei giri dei rotori per soddisfare al meglio le capacità richieste dalla modalità selezionata.

Si tiene a rilevare che il concetto 'conformabile' di cui sopra non solo presenta vantaggi per la normale operatività del mezzo ma offre anche la possibilità non trascurabile di gestire le emergenze migliorando ove possibile i margini di sicurezza nelle manovre critiche avendo a disposizione in certi casi un profilo operativo più performante.

L'elicottero avrà quattro Modi di Operare Funzionali (FOM), di cui:

• 2 modi manuali (come negli elicotteri standard) o 100% NR

o 102 %( CAT A) NR

• 2 modi automatici

o Performance per massimizzare le prestazioni, ridurre i carichi a fatica e ampliare l'inviluppo di volo (modo di default)

0 Silent per ridurre rumore, emissioni e consumo di carburante anche oltre i probabili futuri requisiti ICAO 1 FOM attivano diversi RPM tramite differenti input al controllo motore (FADEC).

In questo contesto, manuale significa che nell'intero inviluppo di volo permesso dal RFM, i giri sono mantenuti costanti (100% o 102%) dal FADEC, indipendentemente dai parametri di volo (OAT, velocità, ...) I limiti di motore e coppia sono controllati dal pilota, e questi è tenuto ad operare in accordo al RFM se tali limiti sono superati. Per automatico invece si intende che, una volta che il pilota ha selezionato il modo (silent o performance), i giri rotore sono soggetti a delle leggi di controllo, che definiscono all'interno di una griglia prefissata, il numero di giri ottimale in base ai parametri di volo acquisiti: i giri quindi non sono costanti ma variano. Il numero di giri richiesto è trasmesso al FADEC, che agisce per realizzarlo. Anche in questo caso il monitoraggio dei limiti è a cura del pilota; egli potrà sempre intervenire manualmente esautorando il sistema di controllo automatico.

I modi automatici possono essere attivati solo se: • l'elicottero è riconosciuto a terra dal sistema 'weight on wheels' (peso sulle ruote) a bordo dello stesso;

• entrambi i motori operano nel loro inviluppo normale dopo l'avviamento (100% o 102%).

I modi sono tra loro legati secondo un sistema a 'scatole cinesi' (si veda la figura sottostante).

Il modo performance, consentendo il massimo inviluppo di volo possibile, contiene al suo interno il modo manuale, che ha delle limitazioni tipicamente di peso al decollo.

A sua volta, il modo manuale contiene al suo interno il modo silent, caratterizzato da ulteriori limitazioni di impiego in peso al decollo, temperatura, velocità, quota da definirsi durante il programma di sviluppo.

Le limitazioni daranno origine a sezioni dedicate del RFM.

Ne consegue anche che, mentre dal modo silent, essendo limitato in prestazioni, è sempre possibile uscire a discrezione del pilota per passare a modi a prestazioni più elevate (si veda lo schema sottostante),

dal modo performance invece, dato che consente il massimo inviluppo di volo in termini di peso e/o quota densità, non deve essere possibile uscire, non essendo garantite, in altre modalità, le prestazioni e di conseguenza la sicurezza del volo. Il modo manuale, collocandosi a mezza via in termini di limitazioni, consente di passare a modi a maggiori prestazioni (Cat A o performance) , ma non a quello a minori prestazioni (sileni), si veda lo schema qui sotto.

L'inviluppo di volo consentito dal RFM e definito in termini di velocità, quota e temperatura, è diviso in zone; a ciascuna di queste zone, in funzione del modo prescelto, è associato un numero di giri rotore specifico. La variazione di giri non è quindi continua ma discreta, a gradini, prescindendo ovviamente dalle inevitabili fasi transitorie a cavallo di ciascun gradino.

Le zone sono definite in base a condizioni ambientali e parametri di volo, in particolare:

• Max&Min quota densità (basata sulle acquisizioni di PA e OAT)

• Max&Min Velocità reale (Tas)

Un esempio di definizione di giri in funzione di zone delimitate da quota e velocità è presentato nella seguente figura (modo silent):

Tas min Tas max La seguente invece presenta un esempio di modo performance :

HDMAX 20000ft

HD3 7000ft

HDMIN -2000ft

Tas min Tas 1 Tas 2 Tas3 Tas max I parametri di volo devono essere acquisiti con una cadenza temporale predeterminata e fissa. Affinché sia consentito il passaggio in automatico da una zona di giri all'altra, è necessario che siano effettuati dei controlli di congruenza tra cui (ma non limitati a):

- rilevazione quota, distanza al suolo, temperatura e velocità;

rilevazione numero di giri rotore NR attuale e target;

- persistenza delle condizioni di quota e velocità per un periodo predeterminato.

Tutte le misurazioni di cui sopra si rapportano a delle fasce di tolleranza (valore di riferimento, minimo e massimo) nonché a dei gradienti di variazione nel tempo, per evitare che il sistema automatico intervenga in fasi di volo transitorie e non stabilizzate (es. in avvicinamento o in salita).

II passaggio da un regime di giri ad un altro deve avvenire gradualmente, a gradini, ad esempio l3⁄4NR/sec. per cambi fino al 5%NR e 2%NR/sec per cambi maggiori di 5%NR.

In caso di rapido disingaggio dei giri rotore dai giri motore (come quando si entra in auto rotazione) dovrà essere garantita una stabilità del controllo del rotore, che dovrà essere in grado di adattarsi alle variazioni di giri imposte dalle condizioni esterne anche a potenza nulla (flight idle).

Lo schema di flusso per il controllo e la gestione dei giri automatici è presentato nella figura seguente:

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Sistema per la gestione ed il controllo della velocità di uno o più rotori di un aeromobile atto a volare a punto fisso, in particolare di un elicottero provvisto di un rotore principale e di un rotore di coda, il detto sistema essendo caratterizzato dal fatto di comprendere: - mezzi di selezione di almeno tre distinti modi di operare funzionali (FOM), di cui un modo manuale e due modi automatici, rispettivamente denominati "performance" per massimizzare le prestazioni, ridurre i carichi a fatica e ampliare l'inviluppo di volo, e "silent" per ridurre rumore, emissioni e consumo di carburante; e - mezzi di controllo per adattare automaticamente i giri di detti uno o più rotori alle capacità richieste dalla modalità selezionata.