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PORTALE DELLA DIDATTICA

Introduzione alla meccanica del volo

01OEMLZ

A.A. 2022/23

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Aerospaziale - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Collaboratori
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/03 6 B - Caratterizzanti Ingegneria aerospaziale
2020/21
Nell’ambito di questo insegnamento si introducono sinteticamente le procedure analitiche per la valutazione delle prestazioni dei velivoli durante le fasi di volo librato e propulso (motoelica e turbogetto). Successivamente vengono illustrate le basi per lo studio analitico degli stati di equilibrio del velivolo. Il corso intende inoltre fornire allo studente i principi della teoria del volo, partendo dall’estensione e dall’approfondimento dei concetti di base della meccanica del volo. Infine, vengono trattati i fondamenti della meccanica del volo dell’elicottero.
The course will outline the procedures used to evaluate the aircraft performances for unpowered and powered flight (piston-prop and turbojet). The analytical study of the equilibrium states will be illustrated. The course provides the student with the principles of flight mechanics, starting from the detailed study of basic flight concepts. The evaluation of aircraft static and dynamic stability will be presented and the analysis of flying qualities will be introduced. Finally, the fundamentals of helicopter flight mechanics will be dealt with.
L’obiettivo del corso è quello di fornire all’allievo le competenze di base della meccanica del volo atmosferico. Quindi al termine dell’insegnamento si chiederà allo studente di: saper stimare le prestazioni di un aeromobile ad ala fissa e rotante; conoscere gli strumenti di analisi del comportamento del velivolo nelle condizioni di equilibrio e nel volo manovrato; comprendere i requisiti prescritti dalla normativa per la valutazione delle qualità di volo. Ai fini dell’autonomia di giudizio e della capacità di comunicazione tecnica, si verificherà che lo studente abbia acquisito le seguenti capacità: valutare numericamente un problema di tipo ingegneristico; prendere una motivata decisione progettuale in presenza di requisiti progettuali; stimare rapidamente gli ordini di grandezza dei valori numerici che ragionevolmente l'ingegnere si deve attendere nei principali casi di riferimento della materia; la conoscenza della terminologia tecnica internazionale, in particolare quella inglese. Queste capacità vengono acquisite attraverso lo studio di alcuni problemi, indicati nel programma (soprattutto nella parte esercitativa), che vengono proposti in quanto esemplari, ovvero rilevanti per le applicazioni tecniche e adatti a introdurre la gamma di metodi che nel complesso l’ingegnere aerospaziale deve conoscere.
The objective of the course is that of offering the student the basic competences of atmospheric flight mechanics. At the end of the course, the student will be required to: • be able to estimate the performances of both fixed and rotary wing aircraft; • be confident with the analysis of the aircraft states in equilibrium and maneuvering flight conditions; • understand the regulatory requirements concerning the evaluation of flying qualities. The student will be examined in order to establish whether he/she has acquired the capacity to autonomously make judgments and to communicate technically, and whether he/she has acquired the following skills: • to numerically evaluate an engineering problem; • to select a motivated design solution in the presence of design requirements; • to quickly estimate the orders of magnitude of variables; • to be confident with the basic English technical terminology. These skills will be acquired through the study of some assigned problems that will be proposed as they are relevant for the technical applications and suitable to introduce a range of solution methods.
L’allievo che accede a questo insegnamento deve conoscere gli strumenti di base del calcolo differenziale e integrale, della geometria analitica nel piano e nello spazio. È desiderabile inoltre che l’allievo disponga di nozioni di base sull’algebra delle matrici e conosca i fondamenti della meccanica applicata. È’ infine auspicabile la comprensione della lingua inglese parlata e scritta.
The student should already know the basic concepts of differential and integral calculus, as well as of analytical geometry. The student should be confident with the basic notions of matrix algebra and applied mechanics. Finally, the use of spoken and written English is desirable.
L’atmosfera ISA. Misura della velocità. Sistemi di riferimento fondamentali per la meccanica del volo. Angoli di Eulero. Equazioni del moto del velivolo. Il volo librato. Generalità sui sistemi propulsivi: turbogetto, turbofan, motoelica e turboelica. L’elica: principio di funzionamento, prestazioni, caratteristiche geometrico-costruttive, regolazione del passo ed impianti correlati. Utilizzo operativo dei sistemi propulsivi di interesse aeronautico: accensione e strumentazione di bordo. Spinta e potenza necessarie. Inviluppo di volo. Tangenza ed autonomia del turbogetto. Tangenza ed autonomia del motoelica. Prestazioni in salita del motoelica. Prestazioni in salita del turbogetto e confronti con il motoelica. Fattori di carico, diagramma di manovra e di raffica. Manovre nel piano longitudinale. La virata. Decollo ed Atterraggio. Equilibrio e stabilità statica, concetti generali. Stabilità statica longitudinale. Stabilità statica direzionale e laterale. Le superfici di controllo (caratteristiche costruttive ed aerodinamiche). Cenni alla stabilità dinamica (modi caratteristici). Qualità di volo (normativa di riferimento). Introduzione alla meccanica del volo dell’elicottero. Terminologia. Equilibri. Aerodinamica del rotore e regimi di volo (autorotazione). Potenza necessaria e prestazioni. Comandi per la regolazione del passo. Cenni alla dinamica del rotore (articolazione della pala e dinamica di flappeggio). Accoppiamenti aeromeccanici e vibrazioni. Blade tracking.
Standard atmosphere. Measurement of airspeed. Reference frames. Euler angles. Equations of motion. The gliding and soaring flight. General outiline of propulsion systems: turbojet, turbofan, turboprop and piston-prop. The propeller: operating principle, performance, geometric-constructive characteristics, pitch setting and related systems. Operational use of propulsion systems. Ignition and thrust/power regulation systems. Thrust and power. Flight envelope. Ceiling and range/endurance of the turbojet. Ceiling and range/endurance of pisto-prop. Climbing performance of the turbojet and comparisons with piston-prop. Load factor. V-n diagram. Maneuvers in the longitudinal plane. Takeoff and landing. Equilibrium and static stability: general concepts. Longitudinal static stability. Directional and lateral static stability. The control surfaces (aerodynamic characteristics). Dynamic stability (characteristic modes). Flying qualities (reference standards). Introduction to helicopter flight. Nomenclature. Equilibrium. Aerodynamics of the rotor and flight regimes (autorotation). Power. Pitch regulation (swashplate). Rotor dynamics (articulation of the blade and dynamic flapping). Vibrations. Blade tracking.
Di norma alle ore di lezione corrisponde un numero di ore di esercitazione in aula pari al 33% del totale, strettamente collegate alle lezioni, durante le quali all’allievo vengono proposti problemi atti a sviluppare la sua capacità ad applicare la teoria nel contesto dei problemi pratici. I problemi vengono presentati alla lavagna e se ne illustra la procedura di svolgimento. Viene fornita assistenza continua in aula da parte di un esercitatore. Il materiale per le esercitazioni viene fornito dagli esercitatori. Gli esercizi sono proposti in progressione didattica e richiedono l’uso di calcolatrici tascabili. Di norma per ogni ora di esercitazione in aula l’allievo deve prevedere un lavoro personale a casa per completamenti.
The teaching activity is split into theory (66%) and exercises (33%). The exercises are closely linked to the theoretical part, as the student solves some proposed problems that can develop the ability to apply the theory in the context of practical applications. The exercises are presented during classroom time and the solution procedure is outlined. The notes for the exercises are provided. The exercises are proposed in progression of complexity and require the use of pocket calculators. Normally, for each exercise the student must provide some further personal work at home.
Esiste un libro di testo (G. Guglieri, Introduzione alla meccanica del volo, ed. CELID, TORINO, 2005) e vengono indicati testi alternativi in lingua italiana e inglese per eventuali approfondimenti. Lezioni: le dispense sono raccolte in un libro di testo. Esercitazioni: i testi dei problemi proposti vengono forniti dagli esercitatori in aula e vengono messi a disposizione anche sul portale della didattica. Gli esercitatori forniscono inoltre, in aula, le tracce scritte di soluzione.
A textbook is available (G. Guglieri, Introduzione alla meccanica del volo, ed. CELID, TORINO, 2005). Some alternative reference books in Italian and English are suggested for further study. Lessons: handouts are collected in a textbook. Exercises: notes and solutions of the proposed problems are provided and made available on the website.
Modalità di esame: Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus);
In alternativa alla prova scritta in aula, il docente può avvalersi della modalità di esame scritta in remoto tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam, integrata con strumenti di proctoring (Respondus). L’esame scritto, della durata di 2 ore, senza l'aiuto di appunti o libri, è composto da 8 quesiti a risposta chiusa (scelta multipla o vero/falso) di tipo teorico e 8 esercizi brevi con risposta numerica singola, ammessa con tolleranza di calcolo (valutazione: 2 punti/quesito). Non sono previste penalità per risposte errate o mancanti. Anche in questa modalità di esame finale, non è prevista prova orale. La prova scritta si ritiene superata con un punteggio minimo di 18 punti su un massimo di 30.
Exam: Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus);
As an alternative to the written test given in classroom, the teacher can decide to use a test procedure based on a written exam performed remotely via PC with the use of the Exam platform, integrated with proctoring tools (Respondus). The written exam, lasting 2 hours, without the help of notes or books, consists of 8 closed-form questions (multiple choice or true / false type) of a theoretical content and 8 short exercises with a single numerical answer, admitted with an indicative computation tolerance. There are no penalties for incorrect or missing answers. Even in this modality of final exam, no oral part is provided. The written test is passed with a minimum score of 18 over a possible maximum range of 30.
Modalità di esame: Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus);
In alternativa alla prova scritta in aula, il docente può avvalersi della modalità di esame scritta in remoto tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam, integrata con strumenti di proctoring (Respondus). L’esame scritto, della durata di 2 ore, senza l'aiuto di appunti o libri, è composto da 8 quesiti a risposta chiusa (scelta multipla o vero/falso) di tipo teorico e 8 esercizi brevi con risposta numerica singola, ammessa con tolleranza di calcolo (valutazione: 2 punti/quesito). Non sono previste penalità per risposte errate o mancanti. Anche in questa modalità di esame finale, non è prevista prova orale. La prova scritta si ritiene superata con un punteggio minimo di 18 punti su un massimo di 30.
Exam: Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus);
As an alternative to the written test given in classroom, the teacher can decide to use a test procedure based on a written exam performed remotely via PC with the use of the Exam platform, integrated with proctoring tools (Respondus). The written exam, lasting 2 hours, without the help of notes or books, consists of 8 closed-form questions (multiple choice or true / false type) of a theoretical content and 8 short exercises with a single numerical answer, admitted with an indicative computation tolerance. There are no penalties for incorrect or missing answers. Even in this modality of final exam, no oral part is provided. The written test is passed with a minimum score of 18 over a possible maximum range of 30.


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