Anno:periodo4:1 Lezioni, esercitazioni ,laboratori: 6+2(ore settimanali) Docente:Guido de Matteis(collab. Roberto Marsilio)
Nel corso sono presentatigli aspetti fondamentali delle caratteristiche di volo e della stabilità del velivolo. Il programma comprende elementi di teoria sulla formulazione del modello matematico dell'aeromobile e sulla sua specialìzzazione all'analisi delle prestazionie della stabilità statica e dinamica. Talielementisonoassociatiad argomentidi caratteredescrittivo ed esplicativo sulle modalità funzionali ed operative deivelivoli, in relazione alletipologie di missioneed alle normative vigenti.
REQUISITI
Meccanicarazionale,Aerodinamica.
PROGRAMMA
Concetti introduttivie richiamidi aerodinamica. [IO ore]
Elementi costitutivi del velivolo, superfici di governo, sistema di controllo.
Il profilo: caratteristiche geometriche, centro aerodinamico, polare, efficienza aerodinamica.
L'ala:principali parametri geometrici e loro relazione con il comportamento aerodinamico,la polare,lo stallo,l'effetto nose-up dell'ala a freccia. La polare del velivolo completo. Polare con ipersostentatori. Dipendenza della polare dal numero di Reynolds e dal numero di Mach.
Le equazioni del moto del velivolo. [4 ore]
Teme di riferimento caratteristiche, principali ipotesi semplificative. Equazioni cardinali del
moto 'per il velivolo rigido. Angoli di Eulero, orientamento e traiettoria del velivolo.
Equazioni scalari del moto in assi corpo ed in assi vento. Specializzazionedelle equazioni del moto allo studio delle prestazioni.
I sistemi propulsivi. [5 ore]
Concetti generali:spinta e potenza,rendimento propulsivo. Le eliche: parametri geometrici e di funzionamento,formule di Renard,passo fisso e passo variabile, stadi di funzionamento.
L'interazione tra elica e velivolo, le coppie giroscopiche. Potenza disponibile motoelica e turboelica. Spinta disponibile turbogetto eturbofan. Consumo specifico per i diversi tipi di propulsore.
Lo studiodelle prestazioni. [15ore]
Atmosferastandard. Velocità caratteristiche di volo.
Volorettilineo ad assetto simmetrico:l'equazione.di equilibrio energetico per l'analisi delle prestazioni. Il volo librato: odografa del moto, massima autonomia oraria e chilometrica, influenza del vento. Spinta e potenza necessaria:influenza della quota, del peso e della configurazione. Caratteristiche di volo dei velivoli propulsida motoeliche e turbogetti:volo a livello, autonomia nei diversi programmi di volo in crociera, influenza delvento, effetto del numero di Mach. Stabilità propulsiva: influenza della configurazione. Inviluppo di volo per velivoli subsonici e supersonici. Caratteristiche di salita di aerei propulsida motoeliche o turbogetti:criteri di salita, influenza del peso e della configurazione,quota di tangenza,salita in moto vario, tempo minimo e consumo minimo. Spazi di decollo e di atterraggio,influenza del vento,pista bilanciata.
Il voloin manovra. [4 ore]
Fattori di contingenza. Spinta e potenza necessaria in manovra, inviluppo di volo in moto vario,diagramma di manovra. Lavirata: piatta,corretta, spinta e potenza necessaria. Margini dimanovrain volo orizzontale. La richiamata:raggio minimo.
La stabilitàstaticaeilcontrollo. [13 ore]
Condizioni di equilibrio stazionario nel piano di simmetria. Stabilità statica longitudinale.
Margine statico a comandi fissi e a comandi liberi. Stabilità in manovra. Controllo longitudinale. Sforzi di barra, compensazioneaerodinamica. Posizione limite anteriore del baricentro. Stabilitàalle velocità transoniche.Stabilità statica latero-direzionale:influenza del diedroe della freccia alare. Controllo latero-direzionale. Funzioni e requisiti del timone. Volo con spinta asimmetrica,voloin derapata stazionaria.
La stabilità dinamica. [15 ore]
Richiami sul metodo della trasformata di Laplace. Linearizzazione delle equazioni fondamentali del moto. Derivate delle forze aerodinamiche e propulsive. Equazioni linearizzate in forma di stato. Autovalori ed autovettori. Stabilità dinamica a comandi bloccati, modi caratteristici longitudinali e latero-direzionali, influenza della posizione del baricentro. Modelli dinamici semplificati.
Larisp ostadelvelivolo come sistemaopen-loop. [5ore]
Risposta ai controlli. Risposta alla raffica a gradino: fattore di contingenza sotto raffica, diagrammadi raffica. Le qualità di volo:criterio di Cooper-Harper.
Motistazionari fuori del piano disimmetria. [4ore]
Condizioni di volo non simmetrico stabilizzato:variabili di controlloin virata corretta. Effetti inerziali nelle manovre di rollio: il fenomeno delroll-coupling.
Autorotazione e vite. [4 ore]
Criterio di Knight per l'analisi delle condizioni di autorotazione. La vite: condizioni di equilibrio, effetti aerodinamici ed inerziali. Manovre di uscita dalla vite.
ESERCITAZIONI
Calcolo dei coefficienti aerodinamici del profilo e del velivolo.
Determinazione delle velocità caratteristiche. [2 ore]
Caratteristiche di volo. [l Oore]
Determinazione prestazioniin volo librato. Calcolo potenza disponibile motoelica. Calcolo autonomia e sua ottimizzazione. Analisi programmi di volo in crociera in termini di consumi, tecnicadi pilotaggio,traffico aereo.
Salita rapida di un velivolo a getto. Metodo energetico per la determinazione della legge ottima di salita.
Determinazione dei parametri di volo in virata per un velivolo da combattimento: velocità angolare massima, fattore di carico massimo e raggio minimo. [2 ore]
Determinazione, con metodo grafico, del rapporto volumetrico di coda per un moderno velivolo da trasporto. [2 ore]
Calcolo autovalori della dinamica longitudinale e latero-direzionale per assegnati velivoli. Confronto con il risultato dei modelli approssimati. [2ore]
BIBLIOGRAFIA Testi di riferimento:
M. Calcara, Elementidi aeronautica generale. Vol.2., elementi di teoria del volo, CDEN, Napoli,1983.
Dispense del corso.
Testi ausiliari:
A.Lausetti, F.Filippi,Elementi di meccanicadel volo,Levrotto e Bella, Torino,1984.
R.C.Nelson,Flight stability and automatic contrai,McGraw-Hill, 1989.
B. Etkin, Dynamics 01atmospheric flight-stability and contrai, Wiley,New York, 1982.
ESAME
L'esame consiste in una prova scritta di ammissione ed in una prova orale. Nel corso della prova scritta, della durata di due ore circa, lo studente deve rispondere a cinque domande, relative agli argomenti svolti durante le lezioni e le esercitazioni. Sostiene l'orale, in un determinato appello, lo studente che ha superato, con votazione minima di 17/30,la prova scritta dello stesso appello. Le prove orali hanno inizio a partire dalla comunicazione dei ri-sultati della prova scritta.