Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Helicopter blade morphing strategies aimed at mitigating environmental impact

Pagano A., Ameduri S., Cokonaj V., Prachar A., Zachariadis Z., Drikakis D.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2011

|

Vol. 49 nr 4

1233-1259

EN

The requirement of mitigating the environmental impact of helicopters has been addressed globally within the FRIENDCOPTER Project in the sense that several aspects (such as noise abatement, vibration reduction, fuel consumption) have been studied in parallel with different approaches among which there is the active blade control. In the work at hand, attention is paid on two topics aimed at mitigating helicopter environmental impact through a morphing strategy: the aerodynamic optimization of a blade section whose camber can be affected by an actuator and the design of a SMA based static twist concept, aimed at extending the helicopter flight envelope. The latter device is based on a SMA rod which is integrated in the spanwise direction within the blade structure at different positions. The actuator, when heated, transmits a torque couple which induces twist onto the blade. The twist variation due to the SMA device activation has been predicted by a FE approach (MSC/Marc software implemented with the SMA Brinson model). Finally, rotor performance in hover has been estimated with the actuator in power on and off positions, highlighting benefits coming from several spanwise integrations/distributions of the SMA device.

PL

Wymóg jak najmniejszej uciążliwości helikopterów na otaczające środowisko został wyartykułowany w projekcje europejskim FRIENDCOPTER, w którym kilka zagadnień (takich jak redukcja hałasu, drgań, obniżanie zużycia paliwa) poddano równoległym badaniom, łącznie z problemem odpowiedniego kształtowania profilu łopat wirnika głównego do osiągnięcia tych celów. W prezentowanej pracy uwagę skupiono na ograniczaniu środowiskowej uciążliwości helikopterów poprzez przyjęcie dwóch koncepcji kształtowania łopat wirnika – aerodynamiczną optymalizację przekroju łopaty, której kształt może być deformowany za pomocą aktuatorów oraz wprowadzenie stopów z pamięcią kształtu (SMA) do skręcania profilu łopaty, co pozwala na rozszerzenie obwiednich osiągów helikoptera. Drugie rozwiązanie zostało oparte na zastosowaniu prętów SMA zintegrowanych z łopatą w kilku miejscach wzdłuż jej długości. Aktuatory SMA generują pary momentów skręcających przy podgrzaniu. Modelowanie tego efektu opisano za pomocą metody elementów skończonych (przy użyciu modelu Brinson SMA i oprogramowania MSC/Marc). Na koniec przedyskutowano wydajność wirnika głównego dla helikoptera w zawisie przy włączonym i wyłączonym układzie sterowania. Podkreślono korzyści uzyskane z wzdłużnego wkomponowania w łopatę wirnika kilku aktuatorów SMA.

2

Experimental characterization of hybrid noise control systeme acting in acoustic duct

Tiseo B., Concilio A., Ameduri S., Gianvito A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2011

|

Vol. 49 nr 2

313-326

EN

In this investigation, a sound absorbing material is coupled with an active surface to reduce sound pressure within an acoustic duct. In this way, an enhancement of the passive foam performance can be observed because of further acceleration of the fluid particles within the foam pores. The experimental activity implements noise control strategies to increase damping within the cavity through acoustic foam with a flexible backing plate, acted by piezoelectric actuators.

PL

W pracy zbadano skuteczność zastosowania materiału absorbującego dźwięk współpracującego z aktywną powierzchnią przeznaczoną do redukcji ciśnienia akustycznego w dukcie. Zaobserwowano, że takie skojarzenie znacznie poprawia pasywne właściwości samej dźwiękochłonnej pianki wskutek zwiększenia przyspieszeń cząstek płynu zawartego w porach pianki.Wwyniku badań doświadczalnych uzyskano strategie kontroli hałasu zwiększające tłumienie poprzez użycie akustycznej pianki na elastycznej płycie domykającej dukt i sterowanej elementami piezoelektrycznymi.

3

Fourier expansion solution for a switched shunt control applied to a duct

Ameduri S., Ciminello M.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2010

|

Vol. 48 nr 2

479-504

EN

In the present work, a semi analytic approach aimed at estimating the effects on reduction of the pressure sound level by synchronised switched shunt logic is described. The displacement field within a 1D longitudinal air column through a Fourier series expansion has been formalised by assigning a sinusoidal perturbation and fluid-structure interface condition on the left and right boundaries, respectively. To simulate the no control operative condition, the solution has been computed for the entire time domain, keeping invariant all circuitry properties; then for the switch working modality, the solution has been computed by splitting the entire time domain into partitions; for any partition, specific circuitry properties (e.g. piezo voltage, electrical field...) have been selected. Based on the displacement information, the related sound pressure level has been compared for no controlled and controlled operative conditions, with and without signal amplification.

PL

W pracy zaprezentowano pół-analityczne rozwiązanie zagadnienia redukcji poziomu ciśnienia akustycznego w przewodzie za pomocą zsynchronizowanej metody bocznikowania. Opis pola przemieszczeń wewnątrz jednowymiarowej kolumny powietrza sformalizowano rozwinięciem w szereg Fouriera przy uwzględnieniu sinusoidalnie zmiennych zaburzeń na prawym i lewym brzegu przewodu. Dla przypadku z wyłączonym układem sterowania rozwiązanie obliczono w całej dziedzinie czasu przy utrzymaniu stałych parametrów obwodu elektrycznego, natomiast dla trybu sterowanego dokonano analizy, dzieląc przedział czasu na fragmenty. W każdym z nich charakterystyczne cechy układu sterowania (np. napięcie przykładane do piezoelektryków, natężenie pola elektrycznego...) dobrano w odpowiedni sposób. Na podstawie obserwacji przemieszczeń porównano poziom ciśnienia akustycznego dla warunków z wyłączonym i włączonym sterowaniem oraz z i bez wzmocnienia sygnału.

4

A shape memory alloys based tuneable dynamic vibration absorber for vibration tonal contro

Tiseo B., Concilio A., Ameduri S., Gianvito A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2010

|

Vol. 48 nr 1

135-153

EN

This paper examines a novel model of an Adaptive Tuneable Dynamic Vibration Absorber (ATDVA), based on the use of Shape Memory Alloy materials (SMA). Being adaptive, the absorber is able to track variation of the structural dynamic response. The absorber architecture is extremely simple: it consists of a clamped SMA wire and a concentrated mass. Two reference structures have been considered: a typical aeronautical aluminium panel and a fibreglass panel. In the first part, the investigated concept is introduced with a short presentation about the SMA main properties. The realisation and experimental characterisation of the device are then presented. Its implementation, a report on the experimental campaign and the presentation of the attained results conclude the work, together with a discussion on the achieved results and the next investigation steps.

PL

W pracy omówiono nowy model adaptacyjnego i dostrajalnego eliminatora drgań (ATDVA) opartego na wykorzystaniu stopu z pamięcią kształtu (SMA). Posiadając właściwości adaptacyjne, eliminator taki umożliwia śledzenie jakościowych i ilościowych zmian w odpowiedzi dynamicznej układu, do którego został zastosowany. Architektura eliminatora jest wyjątkowo prosta: konstrukcja zawiera obustronnie utwierdzony drut SMA i masę skupioną. Dla celów porównawczych rozważono dwa układy drgające: aluminium panel stosowany w aeronautyce i kompozytowy panel zawierający włókna szklane. Pierwszą część artykułu poświęcono omówieniu zaproponowanej koncepcji sterowania drganiami i prezentacji najważniejszych właściwości stopów z pamięcią kształtu. Następnie przedstawiono sposób realizacji badań i charakterystykę układu do eliminacji drgań w kontekście zaplanowanych doświadczeń. Ostatecznie opisano praktyczne wdrożenie eliminatora, przybliżono przebieg wykonanych eksperymentów i zaprezentowano otrzymane wyniki analizy, opatrując je dyskusją i wskazaniem dalszych kroków badawczych.

5

A feasibility study on the behaviour of a helicopter smart blade aimed at blade tip morphing

Testa C., Leone S., Ameduri S., Concilio A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2009

|

Vol. 47 nr 4

897-921

EN

In this paper, the behaviour of a hingeless helicopter blade with a novel integrated smart morphing actuator is studied. The proposed smart device is aimed at the reduction of BVI noise through transformation of the blade tip shape into an anhedral tip type and is based on the concept of a variable-stiffness blade. In detail, the blade morphing is obtained through joint action of a magnetorheological-fluid (MRF) device, shape-memory alloy (SMA) tie-rods and a set of concentrated masses properly distributed spanwise. In this architecture, the MRF system has to provide local bending-stiffness reduction and concentrated masses have to provide inertial moments whereas the SMA tie-rods have to mould the blade tip shape. Since the equilibrium configuration of the smart blade deeply depends on the interaction between the aeroelastic response and the actuation loads, in this work a numerical investigation examines potentiality and shortcomings of the proposed integrated smart system to morph a realistic blade with respect to the baseline configuration.

PL

W pracy przedstawiono analizę właściwości bezprzegubowej łopaty helikoptera, w której zastosowano nowy, zintegrowany i aktywny układ oddziaływania na kształt łopaty. Zadaniem tego układu jest redukcja hałasu generowanego wskutek interakcji łopaty i wywołanych jej ruchem wirów ośrodka (blade-vortex interaction – BVI) poprzez zmianę kształtu końca łopaty celującego w uzyskanie ujemnego wzniosu. Metoda wykorzystuję koncepcję łopaty o zmiennej sztywności. W szczególności, kształtowanie łopaty jest sumarycznym efektem działania magneto-reologicznego aktuatora A feasibility study on the behaviour of a helicopter... 921 (MRF), drążków wykonanych ze stopu z pamięcią kształtu (SMA) i zestawu mas skupionych odpowiednio rozłożonych wzdłuż łopaty. W takiej architekturze, podzespół MRF wprowadza lokalną redukcję sztywności giętnej, masy skupione wprowadzają dodatkowy moment bezwładności, podczas gdy drążki SMA sterują kształtem końca łopaty. Ponieważ konfiguracja położenia równowagi „inteligentnej” łopaty silnie zależy od aerosprężystej odpowiedzi układu oraz sił generowanych przez elementy wykonawcze (aktuatory), w pracy skupiono badania na numerycznej symulacji potencjału i ograniczeń wynikających z zastosowania zaproponowanej metody oddziaływania na kształt rzeczywistej łopaty względem konfiguracji bazowej.

6

Adaptive vibration control through a SMA embedded panel

Diodati G., Ameduri S., Concilio A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2007

|

Vol. 45 nr 4

919-930

EN

Dynamic behavior of structural elements and their performance in terms of noise and vibration control may be remarkably affected by several parameters, like geometry, material properties, stress field, etc. Ability of adaptively controlling one or more of these parameters leads to a structure fitting different requirements in several working conditions. Research activities presented in this work are focused on the design of a fiberglass laminate structural element with SMA wires embedded along the widest dimension. SMA contraction by the Joule effect heat adduction leads, if suitably constrained on the edges, to an internal stress field with a consequent over-all stiffness increase. The finite element code MSC.NASTRAN is used to simulate the whole system made of a plate and SMA wires controlling elements. The behavior of the SMA is modeled through the NASTRAN card CELAS that allows one to consider the additional SMA activation stiffness with a suitable "spring" constant, depending on the wire temperature and a suitable discretization parameter. The finite difference model of the SMA is achieved and integrated in the FEM solver.

PL

Właściwości dynamiczne elementów konstrukcyjnych oraz ich cechy rozważane pod kątem sterowalności drganiami i hałasem mogą być znacząco zmieniane takim parametrami jak geometria, właściwości materiałowe, pole naprężeń, itp. Zdolność do modyfikacji jednego lub więcej z wyżej wymienionych parametrów tworzy konstrukcję adaptowalną do różnych warunków pracy. Badania opisane w artykule dotyczą panelu wykonanego z laminatu wzmacnianego włóknem szklanym i dodatkowo zawierającego druty ze stopu z pamięcią kształtu (SMA) umieszczone wzdłuż największego wymiaru panelu. Kurczenie się stopu wywołane efektem Joule'a przy obecności źródła ciepła wytwarza wewnętrzne pole naprężeń, które prowadzi wprost do zwiększenia sztywności panelu. Do analizy całego układu laminowanej płyty i zatopionych drutów SMA użyto pakietu MSC.NASTRAN. Zachowanie SMA symulowano w pakiecie za pomocą karty CELAS, która pozwoliła na uwzględnienie dodatkowej sztywności od aktywacji SMA poprzez wprowadzenie nowej "sprężyny" o sztywności zależnej od temperatury oraz zadeklarowanego parametru dyskretyzacji. Model SMA wygenerowany metodą elementów skończonych poddano całkowaniu wewnątrz zastosowanego pakietu MES.