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PORTALE DELLA DIDATTICA

Meccanica del volo dell'elicottero

02BPIMT

A.A. 2020/21

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Aerospaziale - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 39
Esercitazioni in aula 21
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Guglieri Giorgio Professore Ordinario ING-IND/03 39 0 0 0 10
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/03
ING-IND/03
3
3
F - Altre attività (art. 10)
D - A scelta dello studente
Altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro
A scelta dello studente
2020/21
Questo corso si propone di indirizzare l’allievo ingegnere allo studio del comportamento dell’elicottero con una visione interdisciplinare, quale indispensabile strumento per la comprensione dei meccanismi alla base del volo degli aeromobili ad ala rotante. La prima parte del corso si pone come obiettivo la descrizione dei sistemi che contribuiscono al funzionamento dell’elicottero e l’esplicazione delle teorie aerodinamiche che consentono di calcolare le prestazioni. La seconda parte del corso illustra il comportamento dinamico del rotore, partendo da modelli rappresentativi di crescente complessità ingegneristica. Vengono studiati gli equilibri del rotore isolato e dell’elicottero completo nei diversi regimi di volo. Sulla base di modelli semplificati viene anche valutata la stabilità dinamica e la risposta ai comandi. Vengono inoltre illustrate le problematiche legate al comportamento elastico della pala ed ai fenomeni vibrazionali. Si estende dunque l’analisi al comportamento aero-meccanico dell’elicottero completo. Questo insegnamento intende inoltre presentare allo studente il linguaggio tecnico internazionale proprio del settore: il materiale didattico sarà quindi fornito anche in lingua inglese.
This course is designed to address the student to study the helicopter with an interdisciplinary approach, as an essential tool for understanding the mechanisms underlying the flight of rotorcraft. The first part of the course aims the description of the systems that contribute to the operation of the helicopter and the explanation of the theories, that are used to analyze the aerodynamics and the performance metrics. The second part of the course illustrates the dynamic behavior of the rotor, using representative models of increasing complexity. The equilibrium of the rotor in different regimes of flight is presented. On the basis of a simplified model, it is also evaluated the dynamic stability of the helicopter and its responsiveness to controls. The elastic behavior of the blade and the vibrational phenomena are also discussed (the analysis is extended to the aero-mechanical behavior of the complete helicopter). This course also introduces the student to the specific technical language: educational materials will also be provided in English.
Capacità di valutare le prestazioni di un elicottero. Capacità di valutare gli equilibri e studiare le azioni dinamiche che caratterizzano l’elicottero. Sviluppo di una visione interdisciplinare mirata a comprendere i fenomeni fisici alla base del volo dell’elicottero. Acquisizione dei fondamenti della modellistica matematica richiesta per lo studio del comportamento dinamico dei velivoli ad ala rotante. Ai fini dell’autonomia di giudizio e della comunicazione tecnica: - redigere relazioni tecniche di taglio professionale - prendere una motivata decisione progettuale (progetto preliminare) - stimare rapidamente gli ordini di grandezza che ragionevolmente l'ingegnere si deve attendere per i valori numerici dei parametri fondamentali di funzionamento di un elicottero - conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese.
Ability to evaluate the performance of a helicopter. Ability to evaluate the equilibrium and study the dynamic actions that characterize the helicopter. Development of an interdisciplinary approach aimed at understanding the physics behind the flight of the helicopter. Acquisition of the fundamentals of mathematical modeling required for the study of the dynamic behavior of the rotorcraft. For the purposes of judgment and communication skills: - Produce technical reports; - Preliminary design exercises; - Quickly estimate the orders of magnitude of the fundamental parameters of helicopter; - Know the international terminology, especially in English.
L’allievo che accede a questo insegnamento conosce i fondamenti dell’aerodinamica teorica e della meccanica del volo. Dispone inoltre degli strumenti di base del calcolo differenziale e integrale, della geometria analitica nel piano e nello spazio, di nozioni di base sull’algebra delle matrici (e.g. calcolo di autovalori e autovettori e loro significato nell’ambito della teoria dei sistemi lineari). È infine auspicabile la comprensione della lingua inglese parlata e scritta.
The student should be familiar with the basics of aerodynamics and flight mechanics theory. It also knows the basics of differential and integral calculus, analytic geometry (in the plane and in space), the basics of algebra of matrices (eg computation of eigenvalues and eigenvectors and their significance in the theory of linear systems). Finally, an adequate command of spoken and written English is required.
In generale. Introduzione al corso. Storia. Nomenclatura. Generalità. Sistemi dell'elicottero. Aerodinamica del rotore (volo assiale e traslato). Prestazioni. Potenza necessaria. Dinamica della pala e del rotore. Equilibrio. Vibrazioni. Stabilità e controllo. Qualità di volo. Aero-acustica. In dettaglio. L’evoluzione degli aeromobili ad ala rotante. La procedura di certificazione (EASA). Le tipologie di aeromobile ad ala rotante. Confronto tra elicottero ed autogiro. Le tipologie di rotore. Il rotore articolato. Il rotore bi-pala. Il rotore hingeless e bearingless. La funzione del piatto oscillante. Il sistema propulsivo e la sua regolazione. La funzione del rotore di coda. La trasmissione: descrizione e funzioni. La teoria del disco attuatore TDA (generalità). La teoria dell’elemento di pala TEP (generalità). Il volo a punto fisso (aerodinamica). Il volo verticale (aerodinamica). Il volo avanzato (aerodinamica). Autorotazione (aerodinamica). La curva di potenza dell’elicottero. Aero-acustica dell’elicottero. Equazioni caratteristiche per la dinamica di flappeggio. Equazioni caratteristiche per la dinamica di brandeggio. Equazioni caratteristiche per la dinamica di passo. I carichi al rotore. Il calcolo degli stati di equilibrio dell’elicottero. Le vibrazioni: origine, problemi e metodi di soppressione. Risonanza al suolo. La stabilità statica dell’elicottero. La stabilità dinamica dell’elicottero. La risposta al comando (dominio del tempo). La risposta al comando (dominio della frequenza). Qualità di volo.
Introduction. Nomenclature. General overview of rotorcraft technology. Helicopter systems and sub-systems. Rotor aerodynamics (axial and forward flight). Performances. Aero-acoustics. Blade and rotor dynamics. Equilibrium (trim). Vibrations. Stability and control. Flying and handling qualities.
L’attività didattica prevede anche esercitazioni in aula. Il materiale per le esercitazioni viene fornito dagli esercitatori. Ogni allievo deve redigere una serie di relazioni da presentare all’esame (si vedano a tal proposito le modalità di verifica dell’apprendimento).
The course activities include classroom exercises. The notes for the exercises are provided. Each student must draw up a series of reports (homework assignments) to be submitted at the end of the course (see in this regard the section on the assessment of learning).
Esiste un testo di riferimento (G. Guglieri, "Meccanica del volo dell'elicottero. Appunti delle lezioni", Esculapio). Si utilizza anche materiale didattico apposito che non coincide con testi disponibili. A questi si fa comunque esplicito riferimento nel materiale fornito, dove vengono consigliati alcuni testi per gli approfondimenti. Le dispense (in parte in inglese), gli stampati delle diapositive utilizzate a lezione, vengono messe a disposizione agli studenti iscritti all’insegnamento sul portale della didattica.
The course refers to a textbook (G. Guglieri, "Meccanica del volo dell'elicottero. Appunti delle lezioni", Esculapio). Additional references are provided and recommended only for further details. Handouts (some in English) and slides used in class are available to students 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); Elaborato progettuale individuale;
Il superamento dell’esame per il corso 02BPIMT – Meccanica del volo dell’elicottero prevede quanto segue:
 • Preparazione di un rapporto tecnico, della lunghezza massima di 10 pagine (comprensivo di bibliografia e redatto senza ricorrere a “copia e incolla” da qualsiasi documento esistente online), che descriva in modo dettagliato un aeromobile ad ala rotante a scelta dello studente. Il rapporto dovrà contenere un numero LIMITATO di immagini. Tale relazione dovrà anche contenere un disegno a mano libera formato A4 che riproduca una vista d’insieme dell’aeromobile. Questo documento dovrà essere consegnato COMPLETO entro l’ultima lezione del corso. La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 4/30) e non ripetibile. • Preparazione di una relazione sintetica dell’attività di esercitazione che descriva in modo schematico i risultati ottenuti servendosi di tabelle e grafici opportunamente commentati. Questo documento dovrà essere consegnato COMPLETO entro l’ultima lezione del corso. La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 12/30) e non ripetibile.

 • In alternativa all’elaborato scritto 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’elaborato, della durata di un’ora, svolto durante gli appelli regolari, viene condotto senza l'aiuto di appunti o libri, ed è composto da 16 quesiti a risposta chiusa del tipo a scelta multipla (8 quesiti descrittivi e 8 quesiti di tipo teorico, valutazione: 1 punto/quesito). Non sono previste penalità per risposte errate o mancanti. La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 16/30).
Exam: Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus); Individual project;
The exam is organized as follows: • Preparation of a technical report, a maximum length of 10 pages, describing in detail a rotary wing aircraft chosen by the student. The report should contain a LIMITED number of images. The report will also contain a free-hand drawing A4 reproducing a sketch of the aircraft. This document must be delivered COMPLETE within the last lesson of the course. The evaluation of the product will be individual (max 4/30). • Preparation of a technical report summarizing the results of the classroom exercises. A concise discussion based on graphs and tables is strongly recommended. This document must be delivered COMPLETE within the last lesson of the course. The evaluation of the product will be individual (max 12/30). • As an alternative to the written exam 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 student will NOT consult the notes of the course during the exam and must demonstrate adequate confidence with the subject. The test lasts 1 hour and it is composed of 16 multiple choice closed-form questions (8 descriptive and 8 theoretical type questions). There are no penalties for incorrect or missing answers. The evaluation of the product will be individual (max 16/30).
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); Elaborato progettuale individuale;
Il superamento dell’esame per il corso 02BPIMT – Meccanica del volo dell’elicottero prevede quanto segue:
 • Preparazione di un rapporto tecnico, della lunghezza massima di 10 pagine (comprensivo di bibliografia e redatto senza ricorrere a “copia e incolla” da qualsiasi documento esistente online), che descriva in modo dettagliato un aeromobile ad ala rotante a scelta dello studente. Il rapporto dovrà contenere un numero LIMITATO di immagini. Tale relazione dovrà anche contenere un disegno a mano libera formato A4 che riproduca una vista d’insieme dell’aeromobile. Questo documento dovrà essere consegnato COMPLETO entro l’ultima lezione del corso. La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 4/30) e non ripetibile. • Preparazione di una relazione sintetica dell’attività di esercitazione che descriva in modo schematico i risultati ottenuti servendosi di tabelle e grafici opportunamente commentati. Questo documento dovrà essere consegnato COMPLETO entro l’ultima lezione del corso. La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 12/30) e non ripetibile.

 • In alternativa all’elaborato scritto 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’elaborato, della durata di un’ora, svolto durante gli appelli regolari, viene condotto senza l'aiuto di appunti o libri, ed è composto da 16 quesiti a risposta chiusa del tipo a scelta multipla (8 quesiti descrittivi e 8 quesiti di tipo teorico, valutazione: 1 punto/quesito). Non sono previste penalità per risposte errate o mancanti. La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 16/30).
Exam: Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus); Individual project;
The exam is organized as follows: • Preparation of a technical report, a maximum length of 10 pages, describing in detail a rotary wing aircraft chosen by the student. The report should contain a LIMITED number of images. The report will also contain a free-hand drawing A4 reproducing a sketch of the aircraft. This document must be delivered COMPLETE within the last lesson of the course. The evaluation of the product will be individual (max 4/30). • Preparation of a technical report summarizing the results of the classroom exercises. A concise discussion based on graphs and tables is strongly recommended. This document must be delivered COMPLETE within the last lesson of the course. The evaluation of the product will be individual (max 12/30). • As an alternative to the written exam 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 student will NOT consult the notes of the course during the exam and must demonstrate adequate confidence with the subject. The test lasts 1 hour and it is composed of 16 multiple choice closed-form questions (8 descriptive and 8 theoretical type questions). There are no penalties for incorrect or missing answers. The evaluation of the product will be individual (max 16/30).


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