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Progetto di motori per aeromobili

03NHLMT

A.A. 2021/22

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale 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 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
2020/21
l corso si propone di presentare e di fornire agli studenti le problematiche e le metodologie utilizzate per il progetto dei propulsori aeronautici a turbina, "Gas Turbine Engines". In questo corso gli studenti saranno messi nelle condizioni di poter effettuare il progetto preliminare termodinamico e 0D del propulsore aeronautico e dei suoi singoli componenti. Il progetto avverrà considerando il profilo di missione, i requisiti e i vincoli dell'aeromobile ("Request for Proposal", RFP). L'attenzione verrà indirizzata allo sviluppo di un turbofan con mixer e post-combustore che dovrà equipaggiare un "Air-to-Air Fighter" di prossima generazione.
This course attempts to capture the essence of the aircraft engines design process by means of a realistic and complete design experience including control engine design. Starting by the Request for Proposal’s document (RFP) for the aircraft/engine system the students will learn the main principles behind the aircraft engine design process and its components. In particular, the attention will be focused on the design process for a modern mixer turbofan developed for an Air-to-Air next generation fighter.
Conoscenza delle problematiche connesse al progetto e lo sviluppo del motore e dei suoi componenti. Capacità di valutazione critica nelle scelte progettuali, capacità di lavoro in team di sviluppo.
Knowledge of the general design process for the main engines and its components. Ability to evaluate the design choices and to work in a design team.
Gasdinamica, Fondamenti di Macchine, Motori per Aeromobili.
Gasdynamics, Thermodynamics, Fundamentals of Machine, Aircraft Engine
Il processo del progetto: richiami di termodinamica, filosofia del progetto, esempio dei requisiti di missione per un AAF (Air-to-Air Fighter). Analisi dei vincoli: prestazioni di volo in termini di spinta e carico alare, analisi delle manovre di volo, carichi aerodinamici, inviluppo di volo. Analisi di missione: termodinamica del volo, pesi e consumo di carburante, esempio di analisi di missione (RFP) per un AAF. Analisi parametrica e prestazionale del ciclo termodinamico: spinta installata e non installata, consumo specifico, il modello di gas, portata d'aria e spillamenti, rendimenti dei componenti, analisi prestazionale “off-design” del motore e dei componenti, selezione del motore più appropriato, analisi di sensitività, parametri adimensionali, mappe di compressore, combustore, turbina, il "matching" dei componenti. Dimensioni di massima del motore: resistenza addizionale per presa d'aria e ugello di scarico, dimensionamento della presa, dimensionamento dell'ugello di scarico, scelta del numero di motori. Progetto dei componenti motore: quantità globali e di interfaccia, linea di funzionamento del motore, elementi di progetto delle turbomacchine (fan, compressore, turbina) con relativo "flowpath", sistema di combustione e componenti, presa d'aria e ugello.
The design process: design philosophy, Request-for-Proposal (RFP) for an Air-to-Air fighter (AAF), RFP for typical cargo and passenger aircraft, choosing the right engine architecture. Constraint analysis: flight performances, thrust and weight loading, aerodynamics loads and flight envelope, choosing the design point. Mission analysis: thermodynamics of flight, fuel and payload weight, take-off weight. Parametric and performances cycle analysis: engine design point determination, installed thrust and specific fuel consumption, off-design analysis, choosing the right engine, component matching. Sizing the engine. Engine component design: global and interface quantities, inlet, nozzle, fan, compressor, turbine, combustor, afterburner. The engine flow-path and the final geometry.
Le esercitazioni saranno di carattere numerico e verteranno sul progetto preliminare globale e dei singoli componenti di un propulsore a turbina (turbofan) per un aeromobile di nuova generazione. In particolare, gli studenti divisi in team (max 4 persone) si occuperanno dello sviluppo di un propulsore per un caccia militare. Sarà obbligatorio per ciascun team presentare una relazione scritta che sarà parte integrale dell'esame finale. Per le esercitazioni verranno utilizzati i software matlab e EADsys.
Students will be involved in the developing process of a modern aircraft engine and its components. Students will be organized into working teams (max 4 people for team), each of which will address the engine design for an air-to-air fighter. It is mandatory for each team write a report on the design process. This report will be an integral part of the final examination. Matlab and AEDsys will be used.
Appunti e materiale didattico verranno forniti dal docente durante il corso. Per un ulteriore approfondomento si consigliano i seguenti testi: - J.D. Mattingly, W.H. Heiser, D.T. Pratt, "Aircraft Engine Design - 2nd Edition", AIAA Educational, 2002. - J.D. Mattingly, H. von Ohain, "Elements of Propulsion: Gas Turbine and Rockets", AIAA Educational, - 2006
Lecture notes. For further reading please refere to: - J.D. Mattingly, W.H. Heiser, D.T. Pratt, "Aircraft Engine Design - 2nd Edition", AIAA Educational, 2002. - J.D. Mattingly, H. von Ohain, "Elements of Propulsion: Gas Turbine and Rockets", AIAA Educational, 2006.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo;
L'esame è orale e prevede tre domande relative alla parte teorica e la discussione delle esercitazioni. È richiesta una dettaglia relazione sulle esercitazioni svolte che concorre, assieme all'esame orale, in maniera paritaria alla formulazione del voto finale. L’esame dura circa mezz’ora.
Exam: Compulsory oral exam; Group essay;
The exam is oral. The candidates will be asked to discuss the topics covered during class and tutorials. A detailed report about the tutorials is requested that contributes, together with the oral examination, in an equal manner to the formulation of the final grade. The examination lasts about half an hour.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo; Elaborato progettuale in gruppo;
L'esame è orale e prevede tre domande relative alla parte teorica e la discussione delle esercitazioni. È richiesta una dettaglia relazione sulle esercitazioni svolte che concorre, assieme all'esame orale, in maniera paritaria alla formulazione del voto finale. L’esame dura circa mezz’ora.
Exam: Compulsory oral exam; Group essay; Group project;
The exam is oral. The candidates will be asked to discuss the topics covered during class and tutorials. A detailed report about the tutorials is requested that contributes, together with the oral examination, in an equal manner to the formulation of the final grade. The examination lasts about half an hour.


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