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8428 O Progetto di aeromobili

Nel documento pr 1996/97 (pagine 68-71)

Anno:periodo5: l Lezioni,esercitazioni,laboratori:6+2 (ore settimanali) Docente: Ettore Antona

Il corso si propone di presentare in una visione unitaria le problematiche della progettazione degli aeromobili, per quanto riguarda in particolare gli aspetti aerodinamici, strutturali, aeroelastici e meccanici, esaminate anche nel loro divenire nel progresso tecnico. Si forniscono nozionifondam~ntalisui fenomeni fisici strutturati o connessi con la realizzazione degli aeromobili,sui fondamenti scientifici dei metodi impiegati nelle varie fasi del progetto.

Si analizzano i concetti ispiratori delle norme e dei regolamenti nelcontesto della evoluzione del pensiero sul progetto degli aeromobili.

Il corso, per sua natura,introduce a una visioneorganica di una attivitàche,nell'industria,nei laboratori e negli enti di ricerca e di controllo,occupa migliaia dispecialisti. Iconcetti che sono alla base di tutte queste attività fanno parte della "forma mentis" che è scopo della materia.

V'è,tra le fasi del progetto, l'avamprogetto, che nella praticaè condotto da un numero ristretto dipersone:esso si basa su nozioni e informazioni molto specializzate e viene assunto come

"esercitazione annuale". Nel corpo delle esercitazioni sono poi inserite applicazioni di

"calcolostrutturale".

REQUISITI

Nozioni propedeutiche:Analisi matematica,Meccanica razionale ed applicata,Scienzadelle costruzioni, Costruzioni aeronautiche, Aerodinamica, Gasdinamica, Meccanica del volo, Tecnologie delle costruzioni aeronautiche .

PROGRAMMA

Parte1. Fondamenti del progetto.

Il problema del progetto. [8 ore]

Natura probabilistica degli aspetti centrali del progetto. Sicurezza,affidabilità e altri concetti collegati. Evoluzione del pensiero sugli aspetti sistemistici del progetto. Sicurezza,durata e affidabilità delle strutture aerospaziali. Strategie per la sicurezza. Progetto e sua pianificazione. Dati sui componenti. Valutazione complessiva delle probabilità. Logiche decisionali per la sicurezza e altri requisiti. Metodologie automatiche per i sistemi.

Progetto fondato sulla analisi del rischio (cenni).

Il progetto come processo decisionale ordinato. Decisione e rischio. Modelli funzionali e probabilità associate. L'albero delle decisioni.

Simulazione e similitudine fisica nel progetto aerospaziale. [4 ore]

Analogie e simulazione. Similitudine fisica. Similitudine strutturale. Similitudine dinamica.

Condizionamenti ambientali. [6 ore]

Considerazioni generali sui materiali. Comportamento a fatica.

Materiali per alte temperature. Effetti della corrosione e delfretting.

Nozioni di calcolo delle probabilità e teoria statistica. [4 ore]

Introduzione. Definizioni di probabilità. Assiomatizzazione della teoria. Cambiamenti di variabile aleatoria. Principali distribuzioni di probabilità.

Fondamenti della rispostadinamica dei sistemi. [4 ore]

Serie di Fourier e sua generalizzazione. Elementi di teoria delle funzioni analitiche . Trasformata di Laplace. Variabili random nel dominio delle frequenze. Autocorrelazione.

Risposta dinamica. Teoria dell'informazionee meccanicastatistica.

Stabilità dei sistemi. [6 ore]

Stabilità secondo Liapunov. Critica delleanalisi di stabilità e dei concetti collegati. Analisi della stabilitàdei sistemilineari.

Problemidi stabilità dellestr utture..[4 ore]

Considerazioni generali. Effetti delle nonlinearità geometriche. Effetti delle imperfezioni di forma. Instabilità a scatto. Effetto delle non linearità nel materiale.

ParteII. Oggetto problemie metodi del progetto.

Il problemadel progettoinaeronautica. [8 ore]

Progetto come ottimizzazione. Indicidi bontà. Indici dicarico. Fattori di ingrandimento.

Fasidel progetto. Strumenti e metodi. Le prove nelle varie fasi del progetto. L'ambiente. Gli aeromobili. [6 ore]

Collocazione fra gli altri veicoli. Principi di funzionamento e di azionamento. Classifi-cazione. Teoria impulsiva. Elementi descrittivi.

Sicurezza, affidabilità,manutenibilità degli aeromobili. [4 ore]

Introduzione. Sicurezza in caso di formazionedi ghiaccio. Sicurezza nelwind-shear.

Progetto aerodinamico (cennidi chiarimento alle esercitazioni).

Campi e modelli matematici. Sostentazione aerodinamica e profili alari. Caratteristiche aerodinamiche dei profili alari. Aerodinamica delle superfici portanti. Effetti della comprimibilità. Strato limite. .Aerodinamica interna. Moderne tendenze del progetto aerodinamico.

Prestazioni, controllabilità, manovrabilità e stabilità. [4 ore]

Definizioni e discussione dei requisiti. Sistemidi riferimento.

Lunghezze, superfici e volumidi riferimento. Prestazioni. Caratteristiche divolo. .Progetto strutturale. [4 ore]

Evoluzione della morfologia delle strutture. Tipologia dei componenti strutturali. Funzioni della struttura. Funzionidei componenti strutturali. Sintesi del progetto strutturale. Corretta introduzione delle forze. Fenomeni di concentrazione delle sollecitazioni e delle tensioni.

Effetti delle interazionisforzi - forma geometrica.

Determinazione dei carichi. [4 ore]

Carichi di raffica: carichi di raffica continua, criterio di analisi della missione, criterio dell'inviluppo,confronto fra i due metodi. Altri tipi di carico introdotti nello spettro: carichi dovuti a cicli GAG, carichi dawind-sheare da scia, carichi da manovra, altri carichi. Spettri di carico e storia delle tensioni: problemi di campionamento, spettri di carico, spettri a blocchi, spettristandard.

Analisi delle sollecitazioni. [6 ore]

Teorie elementari. Staticorrettivi. Metodi di analisi delle strutture.

Determinazione degli ammissibili. [4 ore]

Considerazioni generali. Accrescimento delle cricche. Sollecitazioni ammissibili senza cricche. Sollecitazioni ammissibili per resistenza residua. Sollecitazioni ammissibili per instabilità strutturale.

Problemiaeroel~stici. [4 ore]

Considerazionigenerali. Divergenza. Inversione dei comandi. Flutter. Prove in similitudine in aeroelasticità. Sicurezza nei problemi aeroelastici.

ESERCITAZIONI

- Esercitazioni di avamprogetto. [23 ore]

Articolazionee fasi del progetto aeronautico.

Previsionedel peso massimoal decollo e del peso a vuoto. Sensibilità del pesomassimoal decollo ai parametri di progetto.

Progetto preliminare della configurazione. Integrazione del sistema propulsivo.

Valutazione del CL ottimo per il rullaggio. Distanza bilanciata di decollo . Requisiti di distanza di decollo e di atterraggio nelle norme FAR23, FAR25 e nelle norme militari.

Metodo di valutazione approssimata della polareparabolica. Requisitodi velocitàmassima o di crociera.

Requisiti di salita nelle norme FAR23 e FAR25.

Requisiti di salitaper i velivolimilitari. Virata. Esame di alcune configurazioni di velivoli di diverse categorie. Ilpro getto della cabina di pilotaggio e della fusoliera.

Requisiti di carico. Ilprogetto dell'ala e delle superfici di ipersostentazione.

Problemi connessi al progetto dei comandi di volo primari e secondari. Il progetto del carrello. Valutazione della posizione del baricentro e centraggio.

- Esercitazioni di calcolo strutturale. [15 ore]

Esempi d'uso del "principio dei lavori virtuali". Svergolamenti:

Stati di sollecitazione e di deformazione di strutture alari nelle ipotesi del semiguscio.

Calcolo di ordinate di fusoliere.' . Pannellature in presenza di "aperture".

Problemi di stabilità.

BIBLIOGRAFIA Testi di riferimento:

Dispense indicate e appunti fomiti dal docente.

Testi per approfondimenti:

B.Etkin,Dynamics offlight,Wiley, London.

Abbott,von Dohenoff,Theory 01wing sections,Dover, New York,1959.

D. Kuchemann,The aerodynamics design 01aircraft,Pergamon, 1978.

J.Roskam,Airplane design. VoI. I-VIII,UnivoKansas, Lawrence.

D. Broek,The practical use offracture mechanics,Kluwer, Boston,1988.

F.M.Hoblit,Gust loads on aircraft:concepts and applications,AIAA,Washington,1988.

R.Rivello,Theory and analysisofflight structures,McGraw-Hill,New York,1969.

Nel documento pr 1996/97 (pagine 68-71)