Anno:periodo2:2SIA
Docente:danominare
Ilcorso ha per oggetto lo studio del moto di corpi in un fluido e nelvuoto. Definiti i principali sistemidi riferimento,le equazioni cardinali della meccanica vengonoscritte per ciascuno di essi. Si discutonopoiimodelli matematici ottenuti e le ipotesi di linea-rizzazione. Si identificanole derivate aerodinamiche di stabilità e si definiscono le equazioni del moto complete in forma dimensionale e non dimensionale. Si studiano le caratteristiche di stabilità dei velivolie corpi fusiformi,estese alle condizioni divolo ad alta incidenza. Siscrivono le equazionidelle traiettorie dei principali tipi di missile.
PROGRAMMA .
.Equazionidelmoto diunvelivoloe veicolospaziale. Equazioni cardinali della meccanica dei corpi rigidi.
Trasformazione di coordinate.
Sistemi di riferimento.
Equazioni delle forze agentisu velivolie missili riferite ai diversi sistemi di riferi-mento ,equazioni dei momenti e loro discussione.
Specializzazione delle equazioni del moto allostudio della dinamica del velivolo e del missile.
Ipotesi di linearizzazione.
Derivateaerodinamiche di stabilità.
Equazioni del moto in forma non dimensionale.
Caratteristicheaeromeccaniche deivelivoli.
Caratteristichedi stabilitàdei velivolie dei corpi fusiformiin condizioni di volo ad alta incidenza (studio teorico e sperimentale).
Configurazioni a portatavorticosa. Controllodei vortici che si generano all'apice di un corpo fusiforme.
Studio delletraiettorie dei principali tipidi missile.
ESERCITAZIONI. Metodi di valutazione sperimentale dei parametri di stabilità dinamica ingalleria delvento. Tecnichedi misuradelle derivatedi stabilità su diver se configurazioni.
BIBLIOGRAFIA
B .
Etkin,Dynamics offlight:stability andcontrol, Wiley.H.Ashley,Engineeringanalysis of flight vehicles, Addison-Wesley.
I.N.Nielsen,Missileaerodynamics,McGraw-Hill.
M.Hernsh,l.Nielsen,Tacticalmissileaerodynamics,AIAA voI. 104,Washington.
1995/96DL B(aer) 73
81800
Endoreattori
Anno.periodo5:2 Lezioni, esercitazioni,laboratori:6+2(oresettimanali) Docente:Dario Pastrone(collab.:Guido Colasurdoi
Il corso descrive gli endoreattori chimici, attualmente di predominante importanza.
In una prima partedel corso sono trattati i principi fisici comuniaidiversi tipi di endo-reattori chimici, quali la termochimica in camera di combustione, l'espansione nell'ugello ed il problema del raffreddamento.
In una seconda parte del corso si analizzano in dettaglio i diversi tipi di endoreattori (a propellenti liquidi, solidi ed ibridi):sono descritti i propellenti di comune impiego,il processo di combustione,i vari componenti,le peculiarità del sistema,studiandone le prestazioni per evidenziare le rispettive possibilità di impiego in campo spaziale. Ven-gono inoltre descritti alcuni propulsori esistenti.
REQUISITI
Sono presupposte conoscenze di base nel campo delle macchinea fluido e della mec-canica dei fluidi,fomite nei corsi diMacchine,AerodinamicaeGasdinamica;sono inoltre utili nozioni acquisibili nei corsi diMotori per aeromobili e Propulsione aero-spaziale.
PROGRAMMA
Classificazionedegliendoreattori. [4ore]
Definizioni di prestazioni di comune impiego in razzotecnica. Descrizionedei sistemi propulsividelloSpace shuttle.
Modellodiendoreattore ideale. [6 ore]
Termochimica dei propellenti:calcolo delle condizioni in camera di combustione.
Espansione dei gas combusti:composizione congelata,composizione in equilibrio composizione reale e modelli approssimati. Fattori che influenzano la velocità di eie-zione. Significato ed espressione di velocità caratteristica e coefficiente di spinta.
Impulso specifico per densità: Tempo di permanenza in camera di combustione e lun-ghezzacaratteristica.
Prestazionireali:fattoridi correzione. [6 ore]
Presenza di particelle solide / liquide nei gas di scarico. Urtodi condensazione. Effetti dello strato limite. Effetti della pressione ambiente:configurazionedel getto,distacco del getto,scelta del rapporto di espansione. Geometria dell'ugello:ugello ideale,ugello conico,ugello a campana,ugelli anulari.
Il problema del raffreddamento. [8 ore]
Aspettipeculiari della trasmissione del calore negli endoreattori: conduzione, irraggia-mento,convezione forzata gas / parete e parete / liquido refrigerante. Metodi di raf-freddamento attivi e passivi. Raffreddamento a ciclo rigenerativo:bilanciolocale e globale, qualità desiderabili di propellente per il suo impiego come refrig erante. Influenzadella pressione in camera di combustione, della spinta e del rapporto di miscela ..Materiali ablativi e refrattari.
Endoreattori a propellentiliquidi,partel. [14ore] _
Propellenti liquidi:criteri di scelta del propellente, prestazioni ecaratteristiche chimico -fisichedei propellenti di comune impiego. Serbatoi;espuls ionedel propellente in con-,dizionidi microgravitàocon accelerazioni avverse(settling e propellant management).
Sistemi dialimentazionemediante gas pressurizzante(gascompresso, evaporazione'del
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propellente,gas generato tramite reazione chimica). Sistema di alimentazione tramite turbopompe:cicli aperti e cicli chiusi,pompe assialiIcentrifughe,problemi di cavita-zione,turbine,accoppiamento pompa - turbina.
Endoreattori a propellenti liquidi,parteII. [14ore]
Processo di combustione di propellenti liquidi. Instabilità di combustione:tipi princi-pali di instabilità,analisi e rimedi. Sistema di iniezione:tipi di iniettore,criteri di pro-getto di un iniettore. Sistema di accensione. Camera di combustione:criteri di scelta di forma e dimensione, realizzazione di sistema di,raffreddamento rigenerativo.
Endoreattori a propellenti liquidi:parte ilI. [6ore)
Giunti;valvole;condotti. Perdite di propellente. Calibrazione del sistema. Regola-zione del modulo della spinta. Orientamento della spinta. Descrizione di alcuni endo-reattori a liquidi.
Endoreattori a propellenti solidi. [8ore)
Classificazione e caratteristiche dei propellenti solidi. Proprietà balistiche. Meccani-smo di combustione. Instabilità di combustione. Accensione e spegnimento. Geome-trie usuali del grano di propellente. Processi di produzione. Materiali e particolarità costruttive di involucri ed ugelli. Controllo della direzione della spinta. Descrizione di alcuni endoreattori a propellenti solidi.
Endoreattori a propellenti ibridi. [4 ore)
Propellenti ed applicazioni. Processo di combustione. Configurazione del grano e pre-stazioni.
ESERCITAZIONI
In ciascuna esercitazione viene,di massima,affrontato un problema diverso. Tra i temi trattati:calcolo delle condizioni in camera di combustione;prestazioni, dimensiona-mento e raffreddadimensiona-mento della camera di spinta degli endoreattori a propellenti liquidi per un lanciatore a tre stadi;il sistema di alimentazione dello SSME (Space shuttle main engine);progetto di endoreattore a propellente solido; progetto di endoreattore a propellenti ibridi.
LABORATORIO
Rilievo dell'andamento della pressione in camera di combustione di piccolo endoreat-tore a propellente solido con ugello intercambiabile. (Gli allievi vengono raggruppati in squadre di lO).
BIBLIOGRAFIA
-Test odi riferimento:
G.P.Sutton, Rocket propulsion elements,6th ed.,Wiley,1992.
Testiausiliari:
K. Huzel, H.Huang,Modem engineering far design of liquid-propellant rocket engi-nes,In:"Progress in astronautics and astronautics", voI. 147, AIAA,1992.
Y.M.Timnat,Advanced chemical rocket propulsion,Academic Press, 1987.
1995/%DL B(aer) 75