• Capitolo 3 Generazione della geometria dell'ala con ASD

(1)

Indice

• Introduzione

…... 1

• Capitolo 1 Il sistema alare Prandtl-Plane

…... 3

◦

1.1

Il “Best Wing Sistem”... 3

◦ 1.2 L'architettura alare del Prandtl-Plane …... 4

◦ 1.3 Pregi e difetti della struttura alare del Prandtl-Plane rispetto all'ala tradizionale … 5 ▪ 1.3.1 Aspetti aerodinamici …... 6

▪ 1.3.2 Aspetti strutturali …... 7

▪ 1.3.3 Aspetti di meccanica del volo e dei sistemi …... 7

• Capitolo 2 Obiettivi della tesi e funzionamento del programma

…... 8

◦ 2.1 Obiettivi …... 8

◦ 2.2 Impostazione della procedura di calcolo …... 8

◦ 2.3 Definizione delle caratteristiche geometriche ed inerziali del cassone …... 9

◦ 2.4 Definizione dei carichi alari e introduzione delle forze concentrate …... 9

◦ 2.5 Dimensionamento delle centine e calcolo del peso strutturale del cassone …... 10

◦ 2.6 Calcolo delle caratteristiche della sollecitazione …... 10

◦ 2.7 Dimensionamento a compressione del pannello dorsale compresso e stima del peso …... 10

◦ 2.8 Differenze tra DISA-C e DISA-BW …... 11

…... 13

◦ 3.1 Apertura del programma …... 13

◦ 3.2 Interfaccia di ASD …... 13

◦ 3.3 Generazione dell'ala anteriore e posteriore …... 13

◦ 3.4 Generazione della paratia …... 16

◦ 3.5 Generazione della configurazione alare e salvataggio dei risultati …... 17

(2)

• Capitolo 4 I sistemi di riferimento e le matrici di rotazione

…... 23

◦ 4.1 Introduzione …... 23

◦ 4.2 Il sistema di riferimento globale del velivolo …... 23

◦ 4.3 Il sistema di riferimento locale dell'ala …... 24

◦ 4.4 Proiezione dell'ala sui piani definiti dal sistema di riferimento principale …... 25

▪ 4.4.1 Angolo di freccia Λ nel piano X-Y …... 26

▪ 4.4.2 Angolo di diedro Γ nel piano Y-Z …... 27

▪ 4.4.3 Angolo di diedro φ nel piano X-Z …... 28

◦ 4.5 Le matrici di rotazione …... 30

▪ 4.5.1 La matrice di rotazione dell'ala anteriore …... 31

▪ 4.5.2 La matrice di rotazione del bulk …... 33

▪ 4.5.3 La matrice di rotazione dell'ala posteriore …... 33

◦ 4.6 Nomenclatura utilizzata nel programma …... 36

◦ 4.7 La lunghezza effettiva dell'ala …... 36

• Capitolo 5 Definizione della geometria del cassone alare

…... 37

◦ 5.1 Introduzione …... 37

◦ 5.3 Definizione del profilo alare ... 37

▪ 5.3.1 Verifica del max spessore percentuale e della relativa ascissa …... 40

◦ 5.4 Posizionamento del longherone anteriore e posteriore …... 41

◦ 5.5 Generazione del cassone alare …... 41

◦ 5.6 Procedura di calcolo delle caratteristiche geometriche ed inerziali del cassone sezione per sezione …... 42

◦ 5.7 Salvataggio dei dati geometrici e inerziali nelle matrici dati_inerzia e dati_sezione ... 45

• Capitolo 6 Definizione dei carichi alari e dimensionamento

delle centine

…... 49

(3)

◦ 6.2 Il carico di portanza …... 49

◦ 6.3 Il carico di resistenza …... 55

◦ 6.4 Momento totale agente sul cassone …... 56

▪ 6.4.1 Calcolo del momento aerodinamico …... 56

▪ 6.4.2 Calcolo del momento di trasporto …... 57

◦ 6.5 Dimensionamento della centina …... 59

▪ 6.5.1 Dimensionamento della flangia della centina …... 63

▪ 6.5.2 Dimensionamento dell'anima della centina …... 65

▪ 6.5.3 Calcolo del peso delle centine …... 65

◦ 6.6 Peso complessivo del cassone alare …... 66

• Capitolo 7 I carichi concentrati sulle ali

…... 67

◦ 7.2 Scelta del punto di applicazione della forza …... 69

◦ 7.3 Scelta del modulo e dell'intensità della forza …... 70

◦ 7.4 Calcolo del momento torcente prodotto da una forza eccentrica …... 71

◦ 7.5 Calcolo del momento torcente totale del profilo …... 72

• Capitolo 8 Definizione dei vincoli agenti sull'ala

…... 73

◦ 8.2 Simmetrie rispetto ai piani definiti dal sistema di riferimento dell'ala posteriore .. 74

▪ 8.2.1 Piano (Y-Z) globale …... 74

▪ 8.2.2 Piano (X-Y) globale …... 75

▪ 8.2.3 Piano (X-Z) globale …... 76

▪ 8.2.4 Risultati trovati …... 76

◦ 8.3 Introduzione dei dati del fin …... 77

◦ 8.4 Le reazioni vincolari introdotte dal fin …... 78

▪ 8.4.1 Calcolo della rigidezza flessionale e torsionale del fin …... 79

(4)

• Capitolo 9 Calcolo delle caratteristiche della sollecitazione

…... 82

◦ 9.2 Formulazione del problema di Muller-Breslau …... 82

◦ 9.3 Applicazione del problema di Muller-Breslau ad un ala chiusa con fin posizionato lungo l'apertura alare …... 83

◦ 9.4 Ridefinizione dei carichi agenti sulla struttura alare …... 88

◦ 9.5 Calcolo delle caratteristiche della sollecitazione …... 89

▪ 9.5.1 Calcolo della tensione normale e del taglio …... 91

▪ 9.5.2 Calcolo del momento …... 92

◦ 9.6 Calcolo delle caratteristiche della sollecitazione in presenza di carichi concentrati …... 95

◦ 9.7 Grafici delle caratteristiche della sollecitazione …... 96

• Capitolo 10 Verifica delle caratteristiche della sollecitazione

…... 97

◦ 10.2 Parametri geometrici della configurazione alare “rettangolare” …... 99

◦ 10.3 Carico distribuito costante lungo l'asse Z globale …... 100

◦ 10.4 Carico lineare lungo l'asse Z globale …... 102

◦ 10.5 Carico distribuito costante lungo l'asse Y globale …... 103

◦ 10.6 Carico distribuito costante e carico concentrato lungo l'asse Y e Z globale ….. 104

◦ 10.7 Carico reale agente sull'ala …... 105

• Capitolo 11 Dimensionamento del pannello dorsale

…... 107

◦ 11.2 Il dimensionamento a minimo peso del pannello dorsale …... 108

▪ 11.2.1 Tensione di collasso σA …... 109

▪ 11.2.2 Tensione di instabilità globale σE …... 109

▪ 11.2.3 Tensione di instabilità locale σL …... 110

(5)

◦ 11.3 Il ciclo di dimensionamento di massima efficienza strutturale …... 112

◦ 11.4 Dimensionamento a passo costante …... 114

▪ 11.4.1 Ciclo interno per il calcolo di AS b  t …... 114

▪ 11.4.2 Ciclo interno sulla tensione σ …... 116

▪ 11.4.3 Ciclo sull'indice di carico N …... 117

• Capitolo 12 Dimensionamento con DISA-C della configurazione

alare di un velivolo merci con ali chiuse

…... 118

◦ 12.2 Dati Inseriti nel file di interfaccia di DISA-C …... 118

◦ 12.3 Creazione della geometria alare con ASD …... 120

◦ 12.4 La geometria della struttura alare …... 121

▪ 12.4.1 Il profilo alare …... 122

▪ 12.4.2 Posizionamento del longherone anteriore e posteriore e calcolo delle caratteristiche geometriche ed inerziali del cassone …... 123

◦ 12.5 I carichi agenti sulla configurazione alare …... 125

▪ 12.5.1 La portanza …... 125

▪ 12.5.2 La resistenza …... 126

▪ 12.5.3 Il peso strutturale del cassone …... 126

▪ 12.5.4 Il momento torcente …... 128

◦ 12.6 Le caratteristiche della sollecitazione …... 129

◦ 12.7 Il dimensionamento del pannello dorsale …... 131

•

Capitolo 13 Analisi di sensibilità

…... 134

◦ 13.2 Configurazione alare senza carichi aerodinamici …... 136

◦ 13.3 Configurazione alare con i carichi aerodinamici e strutturali …... 138

(6)

• Conclusioni

…... 141

• Bibliografia

... 142

• Appendice

…... 143

◦ A1 Organizzazione del codice …... 143

◦ Appendice A2 File della sezione geometria …... 146

◦ Appendice A3 File della sezione caratteristiche della sollecitazione …... 156

◦ Appendice A4 File della sezione pannello dorsale …... 176