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Esame di Meccanica del volo — Modulo di Manovre e Stabilità — Prova scritta, 25 luglio 2012
QUESITI
(1)
11pt L’aeromobile assegnato è quello rappresentato nella figura 1. La massa del velivolo è m D 29300 kg, il numero di Mach di volo è M D 0;72, la quota di volo è hASL D 7000 m (Above Sea Level). Il coefficiente di resistenza a portanza nulla è CD0 D 0;024; il fattore di Oswald della polare è etotD 0;67; il fattore di resistenza indotta dell’ala è eWD 0;85.
+ Utilizzare il seguente modello di atmosfera:
T .h/
TSL
D .h/ D 1C LR
TSL
h4;257
; LRD 0;0065K
m; TSLD 288;16 K ;
.h/D SL .h/ ; SLD 1;225kg
m3 ; RariaD 287 N m
kg K ; ariaD 1;4
(1)
+ Per superfici portanti trapezie sono notevoli le formule:
tan c=nD tan le
.4=n/.1 /
A.1C / ; Nc D 2 3cr
1C C 2
1C ; Xle;NcD b 6
1C 2
1C tan le
(distanza del l.e. della c.m.a.
dal l.e. della radice) (2)
+ L’ala è a profilo variabile lungo l’apertura con ˛0`;rD 3;5 deg, ˛0`;tD 2;3 deg. Calcolare l’angolo di portanza nulla dell’ala ˛0L;W. + La posizione adimensionale lungo la corda media aerodinamica del centro aerodinamico dell’ala è xac,W=Nc D 0;245. Calcolarne la distanza
dall’estremità prodiera della fusoliera.
+ Si assuma un CMac;WD 0;078.
+ Per quanto riguarda la fusoliera si assuma un coefficiente di momento di beccheggio in condizioni di portanza nulla CM0;f D 0;085. Si assuma inoltre che nel passare dall’ala isolata al velivolo parziale la fusoliera comporti uno spostamento Nxac;Bdel centro aerodinamico (adimensionalizzato rispetto a Nc), pari a 0;231.
+ Calcolare i gradienti delle rette di portanza (in rad 1) delle ali finite con la cosiddetta formula di Polhamus:
CL˛ D 2A
2C s
4CA
2 1 M2 k2P
1C tan2c=2
1 M2
con
(con lein rad) kPD
‚ 1CA1;87 0;000233le
100 seA< 4
1C 8;2 2;3le
A 0;22 0;153le
100 seA 4
(3)
+ Per stimare il gradiente di downwash in coda si utilizzi la seguente formula analitica:
d"
d˛ Dp 1 M2
4;44
KAKKHpcos c=4;W
1;19
(4)
con c=4l’angolo di freccia della linea dei fuochi. I fattori moltiplicativi KA, Ke KHtengono conto, rispettivamente, dell’allungamento A, della rastremazione dell’ala e del posizionamento del piano di coda orizzontale. Essi sono espressi dalle formule
KAD 1 AW
1
1CA1;7W ; KD 10 3W
7 ; KHD 1 hWH=bW
2XWH=bW
1=3 (5)
dove hWH è la distanza verticale dalla corda cr di radice dell’ala del centro aerodinamico dell’impennaggio orizzontale. Assumere che quest’ultimo si trovi ad 1=4 della NcH. Per convenzione hWH è positiva se il piano di coda è situato al di sopra della corda di radice. La quantità XWH è la distanza longitudinale del centro aerodinamico dell’impennaggio orizzontale dal punto a un quarto della corda di radice alare cr;W.
+ Si assuma un rapporto delle pressioni dinamiche HD 0;9.
+ Determinare la posizione del baricentro corrispondente a un velivolo staticamente stabile al beccheggio, con margine di stabilità a comandi bloccati in valore assoluto pari a 0;3Nc.
+ Si assuma un fattore di efficacia dell’equilibratore eD 0;48.
+ Il velivolo assegnato effettua una manovra di virata corretta (ˇ D 0ı) a quota costante, con un angolo di bank di 30ı. In questa manovra si ha una velocità angolare di beccheggio q D 3;8 deg=s. Per una fissata regolazione iH D 2ıcalcolare i valori di equilibrio dell’angolo d’attacco ˛B(rispetto alla fusoliera), della deflessione ıee della spinta T . Considerare accoppiate le equazioni di equilibrio alla traslazione verticale e quella alla rotazione di beccheggio. Eseguire un disegno della sezione dell’impennaggio di coda indicando gli angoli iHe ıedi equilibrio.
Figura 1Viste e dimensioni principali di un velivolo del tipo McDonnell Douglas DC9-10.
8 (2)
pt L’effetto diedro complessivo del velivolo assegnato è CLˇ D 0;144 rad 1. Calcolare le aliquote percentuali corrispondenti a CLˇ j W, effetto diedro dovuto all’angolo diedro geometrico dell’ala con W D 4ı, e a CLˇ jW, effetto diedro dovuto alla freccia alare. Inoltre, si illustrino i rimanenti contributi al CLˇ totale discutendo i parametri da cui essi dipendono. Domanda di TEORIA
(3)
pt9 Illustrare dal punto di vista fisico, aiutandosi con opportuni disegni, gli effetti della propulsione sull’equilibrio e la stabilità longitudinali, sia per velivoli a elica che a getto. Nel caso di propulsione ad elica, discutere l’effetto del gradiente di forza normale dNp= d˛psul margine
di stabilità. Domanda di TEORIA