SVILUPPO DI UN MODELLO COMPUTAZIONALE PER IL DIMENSIONAMENTO DI SISTEMI PROPULSIVI PER IMPIEGHI MISSILISTICI

TESI DI LAUREA IN

INGEGNERIA AEROSPAZIALE INDIRIZZO SPAZIALE

SVILUPPO DI UN MODELLO COMPUTAZIONALE PER IL

DIMENSIONAMENTO DI SISTEMI PROPULSIVI PER

IMPIEGHI MISSILISTICI

T153

CENTROSPAZIO

Università degli Studi di Pisa Facoltà di Ingegneria

Tesi di Laurea in Ingegneria Aerospaziale

SVILUPPO DI UN MODELLO COMPUTAZIONALE PER IL DIMENSIONAMENTO DI SISTEMI PROPULSIVI PER IMPIEGHI

MISSILISTICI

Candidato

Lorenzo De Bortoli

Relatori

Prof. F. Paganucci Prof. L. d’Agostino

SOMMARIO

Il presente lavoro riguarda lo sviluppo di un codice computazionale per il dimensionamento di sistemi propulsivi per impieghi missilistici. Il codice è stato scritto con un editor di Matlab R12, e successivamente trasformato in file eseguibile affinché possa funzionare in modalità standalone; ha un interfaccia grafica sviluppata con GUI (in ambiente Matlab) tramite la quale l’utente può selezionare e cambiare i principali valori di ingresso.

Il codice prende in esame motori a propellente solido, turboreattori, turbofan e statoreattori a combustibile liquido; il dimensionamento prevede la definizione completa dei principali parametri geometrici, la stima delle masse interne, la stima degli indicatori di prestazione più importanti e un disegno di massima. Lo sviluppo del codice è stato preceduto dall’analisi dello stato dell’arte dei sistemi propulsivi militari con lo scopo di determinare e raccogliere i dati necessari allo sviluppo dello stesso. Oltre ad acquisire dati storico – statistici, sono stati determinati con precisione i campi di funzionalità dei singoli motori; in questo modo è stato determinato con quali sistemi propulsivi fosse possibile svolgere il maggior numero di tipologie di missioni. Durante questa fase sono stati catalogati i dati di 490 turboreattori, 130 motori a propellente solido e 50 statoreattori a combustibile liquido, che sono stati selezionati e successivamente utilizzati nella fase di caratterizzazione del modello; per convalidare i dimensionamenti, infatti, sono stati confrontati i risultati del modello con quelli dei motori reali.

ABSTRACT

The present work reports the development of a computational code for the missile propulsion systems designing. The code was written with a Matlab R12 editor and converted in executable file working in standalone mode. It present a graphical interface, developed with GUI, by which the user can select and change the inputs. The code examines solid propellant motor, turbojet, turbofan and liquid fuel ramjet; the work determines the main geometrical parameters, the internal masses and the more important performance indicators. Analysis of the military propulsion state of the art was performed before developing the code in order to define and collect the necessary data to the development of the engines. Besides acquiring statistic data, we exactly defined the engines operative area; we determined the propulsive engines which would collect the largest types of mission. During this period, 490 different turbojets, 130 solid propellant missiles and 50 liquid fuel ramjets was collected and catalogued and was used in order to characterize the code; in fact, at the end of the work, the results of the numerical code was compared with this collected data.