1 CARATTERISTICHE DEL GRUPPO MOTORE
1.1 Motore
Il motore L 275E, riportato in figura 1.1, viene prodotto dalla Limbach. Si tratta di un due tempi raffreddato ad aria, con due cilindri orizzontali contrapposti. Il suo peso a vuoto è di circa 7.7 KG e la cilindrata è di 274 cm3 .
L’L 275E è specificatamente progettato per velivoli tipo UAV, può essere usato sia con elica traente che spingente. Sia sul banco di prova che sul prototipo di velivolo in progettazione è stata adottata una configurazione ad elica spingente.
La potenza erogata è di circa 22 HP a 7200 rpm [1].
Figura 1.1 Motore Limbach L275E
Ulteriori caratteristiche del motore sono riportate nella tabella 1.1 Tabella 1.1 Caratteristiche dell’ L275E
Performance 20-25 HP at 7300 rpm Bore 66 mm / 2.60 inch Stroke 40 mm / 1.57 inch Displacement 274 cm³ / 16.72 cu.inch Crancase Aluminium casting
Crankshaft Drop forged, one piece utilizing 2 split connecting rods with needle baerings
Pistons Cam ground , casted aluminium alloy
Cylinders Casted aluminium alloy, with nicasil coated barell Ignition System Solid state magneto ignition
Firing Order both cylinders simultaneously Carburator 2 diaphragm all position carburators Generator without
Dry weight approx. 7,7 kg with magneto ignition
Fuel AVGAS 100 LL or 90 RON mixed with a suitable oil to the ratio of 1:25 or 1:50 (w. synthetic oil)
Il motore è stato fissato alla fusoliera del prototipo mediante un opportuna struttura di collegamento che, oltre a garantire una corretta interfaccia fra fusoliera e attacco motore, distribuisce in maniera più uniforme i carichi introdotti dal motore e dall’elica su tutta la parte posteriore della fusoliera, scaricando così la paratia posteriore esterna. Tale struttura è stata realizzata dall’officina del D.I.A. La suddetta struttura, il suo collegamento con il corpo fusoliera e l’attacco motore è ben visibile nella figura 1.2.
1.2 Generatore di corrente
Nell’ ambito della progettazione del banco si è pensato, al fine di una corretta simulazione dei carichi, di montare anche il generatore di corrente. Infatti, il generatore è collegato direttamente al mozzo del motore tramite un giunto dal lato opposto rispetto all’ elica (figura 1.3). Appare chiaro, quindi, che una parte della coppia fornita dal motore debba essere spesa per azionare il generatore. Inoltre il peso di un generatore di corrente, circa 4 Kg, e i carichi, sia statici che dinamici, ad esso associati non possono essere trascurati.
Figura 1.3 Collocazione del generatore nella fusoliera.
E’ stato necessario scegliere già a questo livello quale generatore montare sul velivolo e quindi il tipo di alimentazione , se a 12 V o a 24 V .
Da una ricerca on line, consultando diversi cataloghi si è visto come pesi e ingombri di generatori da 14V e da 28V siano sostanzialmente uguali. Ciò perché le carcasse, le giranti e molte altre parti meccaniche del generatore non variano. Quindi, non ottenendo ne una riduzione in peso, ne negli ingombri adottando un 14V, si è deciso di montare un generatore da 28V della Magneton [2] (figura1.4). In questo modo i circuiti di bordo possono essere alimentati, tenendo conto della caduta di tensione, a 24V.
Figura 1.4 Generatore Magneton
1.3 Elica
L’elica adottata (figura 1.5) è stata realizzata presso la ditta GT Tonini di Rimini. Si tratta di un elica in legno bipala a passo costante. Il disco dell’elica ha un diametro di 600 mm e la velocità di rotazione massima è prevista intorno ai 5000 rpm. Non sono stati forniti ulteriori valori di riferimento.[7]
E’ stata quindi svolta un analisi teorica (appendice A) per la stima, in prima approssimazione, della spinta fornita a punto fisso e della coppia necessaria: adottando profili e angoli di calettamento tipici, per un elica di diametro D=600mm e passo P=800mm
abbiamo:
Tabella 1.2 Valori teorici di spinta a punto fisso e coppia assorbita dall’elica al variare del numero di giri Numero di giri (rpm ) Spinta (Kg ) Coppia (Kg⋅ ) m
2500 5.85 1.20 3000 8.42 1.74 3500 11.466 2.37 4000 14.98 3.09 4500 18.95 3.92 5000 23.42 4.84
Questi valori sono stati presi come riferimento per il dimensionamento delle architetture di prova e per la calibrazione degli strumenti di misura .
1.4 Impianto elttrico
In figura 1.6 è riportato lo schema dell’impianto elettrico montato sul banco di prova. L’impianto è stato realizzato dai tecnici del laboratorio elettroni del D.I.A. in grassetto sono riportati i cablaggi alimentati a 28V che partono dal generatore di corrente e caricano le due batterie da 12V poste in serie, tutti gli altri cablaggi sono alimentati a 12V. Il motorino di avviamento che viene alimentato a 12V da una sola delle due batterie in serie è azionato mediante l’interruttore start posizionato in alto a destra nel disegno. L’interruttore emergenza quando attivato mette a massa le due bodine del motore, predisposte appunto per lo spegnimento rapido, causando così l’interruzione dello scintillio sulle candele.
Nello schema è previsto anche il collegamento di un interruttore di prossimità che potrebbe essere usato come contagiri ma che al momento non è stato ancora montato sul banco. M M Alternatore 28V Bobina relais 24Vdc. Contatti NA Mot. Avviamento 12Vdc +12V +24V Off bobine Emergenza Start Proximity Pulse Gnd Figura 1.6
1.5 Controllo del motore
Per il controllo del motore è stato usato un sistema a comando radio abbinato a un servo attuatore elettrico. Questa soluzione e stata preferita, rispetto a un attuazione meccanica con tiranterie e leveraggi, in quanto è quella che sarà adottata sul velivolo. In questo modo è stato possibile testare preliminarmente il sistema di attuazione e sono state risolte alcune problematiche legate al posizionamento del servo e alla sua messa a punto.
1.5.1 Il radio comando
È stato usato un radio comando Futaba PCM 1024ZH (figura1.7) a 9 canali e una ricevente in doppia conversione R 149DP. [8]
Figura 1.7 Futaba PCM 1024ZH
Ulteriori caratteristiche del PCM 1024ZH sono riportate in tabella 1.3
Tabella 1.3 Caratteristiche del radio comando PCM1020ZH
Banda 40Mhz Modulazione FM(PPM) e PCM Alimentazione 9.6V NiCd Numero di canali 9 Trim 4 digitali Modelli memorizzabili 10 Ricevente R 149DP
Il PCM 1024ZH è stato programmato per soddisfare le esigenze di gestione del banco riguardanti il solo comando del gas.
La ricevente è stata montata all’ interno della fusoliera e collegata mediante opportuni cablagi al servo gas (uscita 3 della ricevente) e alle sue batterie di alimentazione. Si è pensato di montare la ricevente nelle vicinanze del generatore di corrente in modo da verificare che quest’ ultimo non generi dannose interferenze radio.
Per la messa a punto del servo e del suo cinematismo sono state usate le impostazioni programmabili di settaggio del punto neutro STM, regolazione della direzione dei servi REV e limite escursione dei servi ATV (appendice A).
1.5.2 Servo comando del gas e cinematismo di attuazione
È stato adottato un servo attuatore elettrico Jamara PROF I RED 2000 alimentato a 4.8 V, fornisce una coppia di circa 5 Kg/cm [9]. Il servo, dotato di una biella da 20mm, è stato montato all’esterno della paratia posteriore del velivolo su un supporto in gomma come è ben mostrato in figura1.8.
Figura 1.8 Alloggiamento del servo sulla paratia posteriore
I due carburatori dell’ L275E vengono azionati contemporaneamente da un bilanciere a croce che pilota due aste (figura 1.9).
Servo
Paratia posteriore del velivolo
Figura 1.9 Bilanciere a croce per l’azionamento dei carburatori
La biella del servo gas è stata collegata mediante un tirante al bilanciere a croce. IL cinematismo cosi ottenuto è schematizzato in figura 1.10.
Figura 1.10 Schema del cinematismo di attuazione per il comando del gas
Bilanciere a croce Asta di
azionamento del servo
Si noti come, per consentire la massima mobilità al cinematismo, il servo sia stato montato sulla parte sinistra della fusoliera.
Particolare attenzione è stata dedicata al collegamento fra bilanciere e tirante, infatti in questo tipo di applicazioni sono da evitare, per parti in movimento reciproco, i contati metallo-metallo in quanto potrebbero essere causa di pericolosi disturbi radio. È stato quindi utilizzato per il collegamento fra tirante e bilanciere a croce il particolare giunto sferico in gomma.
