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Propulsione aeronautica

02IHTLZ

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
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/07 8 B - Caratterizzanti Ingegneria aerospaziale
2020/21
Il corso si propone di fornire agli studenti le nozioni di base riguardanti il funzionamento dei propulsori di impiego aeronautico. Dopo un richiamo dei concetti di base di termodinamica e meccanica utili allo studio dei propulsori, vengono descritti i principali propulsori di impiego aeronautico che si basano su turbine a gas, determinandone le prestazioni a progetto, analizzandone i componenti principali (ugelli, prese d'aria, combustori, post-combustori, turbine, compressori) e fornendo cenni sul funzionamento in regolazione. In una seconda parte del corso l'attenzione è invece rivolta alla propulsione aeronautica basata sui motori alternativi: viene fornita l'impostazione teorica di base per la valutazione delle prestazioni, in termini di potenza e consumo, del motore a ciclo Otto. Queste informazioni saranno integrate da cenni di nozioni di carattere pratico sulle tecnologie e i metodi di produzione e manutenzione degli organi principali e dei sistemi accessori.
The course aims to provide students with the basic knowledge of the operation of engines for aircraft propulsion. After an overview of the basic concepts of thermodynamics and mechanics, it describes the main engines based on gas turbines, evaluates their performance, analyzes its main components (nozzles, air inlets, combustors , after-burners, turbines, compressors). In a second part of the course the attention is devoted to the aeronautical propulsion based on reciprocating engines: the theoretical basics for evaluating the performance of the Otto cycle engine will be introduced. This information will be complemented by notes of practical knowledge on technologies and methods of production and maintenance of major organ systems and accessories.
Conoscenza dei principi di funzionamento dei principali propulsori di impiego aeronautico e degli organi che li costituiscono. Capacita’ di valutazione delle prestazione dei principali motori aeronautici.
Knowledge of the principles of operation of the main engines of and its components. Ability to evaluate engine performances.
Termodinamica e meccanica di base.
Thermodynamics and basic mechanics.
Introduzione. Classificazione dei propulsori aeronautici e delle macchine a fluido. Richiami di termodinamica. Motori a turbina a gas. Ciclo Brayton ideale e reale. La spinta: teorema della quantità di moto, spinta standard netta, spinta lorda, resistenza addizionale, consumi specifici e rendimenti. Descrizione e valutazione delle prestazioni a progetto dei diversi propulsori e turbomotori: autoreattore, turboreattore semplice, turbo albero, turboelica, turboreattore a doppio flusso con flussi separati e by-pass. Sistemi per l'aumento di spinta/potenza; post-combustione. Portata ed andamento delle pressioni in ugelli. Prese d'aria subsoniche e supersoniche. Combustori. Turbine ad azione, a salti di velocità, a salti di pressione e turbine a reazione. Turbocompressori assiali e centrifughi. Accoppiamento turbina-compressore in turbine a gas monoalbero e in turbogetti monoalbero (linea di funzionamento). Influenza di condizioni di volo, controllo dei motori e operazioni a terra (cenni). Motori alternativi. Fondamenti teorici: ciclo Otto; indicatori di prestazioni; fattori della potenza utile; influenza del rapporto di miscela; caratteristica meccanica; regolazione; variazione delle prestazioni con la quota; principi della sovralimentazione; anomalie della combustione. Aspetti costruttivi: architettura del motore aeronautico; basamento; albero motore; cilindri; pistoni; bielle; albero a camme; valvole. Strumentazione. Caratteristiche dei combustibili e lubrificanti per impiego aeronautico. Altri impianti e sistemi: refrigerazione; lubrificazione; alimentazione dell'aria; alimentazione del combustibile (carburatori e sistemi di iniezione); sovralimentazione; scarico.
Introduction. Classification of aircraft engines and fluid machines. Elements of thermodynamics. Gas turbine engines. Ideal and real Brayton cycle. The thrust: theorem of momentum, net and gross thrust, specific fuel consumption and performance. Description and evaluation of the performance of different engines: ramjet, turbojet, turbofan, turbo-prop. Systems to increase thrust / power, afterburning. Nozzles. Subsonic and supersonic air intakes. Influence of flight conditions. Reciprocating engines. Otto cycle. Theory and performance. The diagram indicator. Power calculations. Fuel air mixture. Effects of altitude on performances; principles of supercharging, abnormal combustion. Construction and nomenclature: architecture of the engine; crankcase; crankshaft; cylinders; pistons; connecting rods; camshaft; valves. Instrumentation. Properties of fuels and lubricants. Other systems: refrigeration lubrication, air supply, fuel supply (carburetors and fuel injection systems).
Calcolo di prestazioni a progetto di autoreattore, turbina a gas, turboreattore (semplice e doppio flusso), motori alternativi. Calcolo delle prestazioni di motori aeronautici nel funzionamento a punto fisso e in quota.
The performance calculations of ramjet, gas turbine, turbojet turbofan, turbo-prop, reciprocating engines.
- Appunti e materiale didattico verranno forniti dal docente durante il corso. - M.J. Kroes, T.W. Wild, Aircraft Powerplants, 7th ed., McGraw-Hill, New York, 1994. - P.G. Hill, C.R. Peterson, Mechanics and Thermodynamics of Propulsion, Addison-Wesley, 1992.
- Notes and teaching materials will be provided during the lectures. - M.J. Kroes, T.W. Wild, Aircraft Powerplants, 7th ed., McGraw-Hill, New York, 1994. - P.G. Hill, C.R. Peterson, Mechanics and Thermodynamics of Propulsion, Addison-Wesley, 1992.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale; Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus);
L’esame è di norma scritto. A discrezione della commissione può essere proposto al candidato un esame in forma orale a parziale compensazione o in sostiuzione dello scritto. L’esame scritto consiste nella risposta a un massimo di 15 domande, di tipo aperto o chiuso, presentate in un questionario. Il tempo massimo a disposizione è di 2 ore. Le domande richiedono in parte risposte su argomenti di teoria, in parte l’esecuzione di calcoli il cui risultato non è suggerito. L'esame orale, nella sua forma più completa, consiste in due o tre domande poste al candidato, da sviluppare attraverso la discussione e lo svolgimento di brevi calcoli e durano circa un quarto d’ora l’una. Le esercitazioni svolte durante il corso, presentate in forma di relazione scritta, sono parte integrante dell'esame.
Exam: Compulsory oral exam; Individual essay; Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus);
Students are required to take a written examination. In special cases, the comittee may propose an oral examination instead, as a partial or full replacement of the written one. In the written examination, students are required to answer to a maximum of 15 questions presented in questionnaire form. A maximum period of 2 ours is allowed. Questions include open questions where students are required to discuss topics covered during class, and open questions in which students are required to perform calculations. During fully oral examinations,the candidates will be asked to discuss some topics covered during class and tutorials. Class and laboratory works carried out during the course, presented as a written report, are an integral part of the examination.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale; Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus);
L’esame è di norma scritto. A discrezione della commissione può essere proposto al candidato un esame in forma orale a parziale compensazione o in sostiuzione dello scritto. L’esame scritto consiste nella risposta a un massimo di 15 domande, di tipo aperto o chiuso, presentate in un questionario. Il tempo massimo a disposizione è di 2 ore. Le domande richiedono in parte risposte su argomenti di teoria, in parte l’esecuzione di calcoli il cui risultato non è suggerito. L'esame orale, nella sua forma più completa, consiste in due o tre domande poste al candidato, da sviluppare attraverso la discussione e lo svolgimento di brevi calcoli e durano circa un quarto d’ora l’una. Le esercitazioni svolte durante il corso, presentate in forma di relazione scritta, sono parte integrante dell'esame.
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Individual essay; Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus);
Students are required to take a written examination. In special cases, the comittee may propose an oral examination instead, as a partial or full replacement of the written one. In the written examination, students are required to answer to a maximum of 15 questions presented in questionnaire form. A maximum period of 2 ours is allowed. Questions include open questions where students are required to discuss topics covered during class, and open questions in which students are required to perform calculations. During fully oral examinations,the candidates will be asked to discuss some topics covered during class and tutorials. Class and laboratory works carried out during the course, presented as a written report, are an integral part of the examination.


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