Scopo del corso è fornire una visione d'insieme del prodotto aeronautico e aerospaziale anche per anticipare scopo e collocazione delle discipline specialistiche che verranno affrontate nei due anni successivi, ma soprattutto per aiutare a comprendere e stabilire i necessari collegamenti logici tra i vari argomenti delle suddette discipline, nell'ottica della progettazione sistemistica. L'approccio tenderà a favorire una visione fisica della fenomenologia coinvolta nei sistemi aeronautici e spaziali con la presentazione di semplici modelli matematici intesi a: 1) fornire un certo grado di sensibilità agli ordini di grandezza e comprendere le motivazioni delle diverse scelte a livello di entità delle principali caratteristiche tecniche e architettoniche dei differenti tipi di velivoli e sistemi spaziali, 2) fare intravedere la tipologia dell'attività di modellazione matematica che assumerà, negli anni successivi, un ruolo preminente, 3) contribuire a spingere gli allievi ad applicare concetti e contenuti dei corsi di fisica. Da un altro punto di vista un contributo importante sarà dato dalle visite/presentazioni delle principali Industrie aerospaziali.
Sono previste alcune ore di docenza e di testimonianze aziendali.

Acquisizione di una visione globale del sistema aeromobile nella quale le varie parti che lo costituiscono si integrano, svolgendo determinate funzioni, nel rispetto di opportuni requisiti e delle normative. Consapevolezza di quali sono le diverse discipline coinvolte nel progetto dei sistemi aerospaziali e di come esse interagiscono.

Nozioni generali di fisica.

Descrizione degli elementi costitutivi del velivolo e delle funzioni svolte: ala, fusoliera, impennaggi, gondole motrici, comandi di volo, carrello di atterraggio, sistemi di bordo e installazioni, propulsori; presentazione di architetture tipiche Velivolo inteso come corpo tridimensionale nello spazio, affetto dalle azioni agenti su di esso, funzione delle strutture e concetti di vincolo e gradi di libertà. Generalità sulle azioni aerodinamiche: principio di reciprocità, fluido viscoso, corpi tozzi e corpi aerodinamici, profili alari, pianta alare, portanza e resistenza indotta, distribuzione di portanza, resistenza aerodinamica, momento aerodinamico, cenni al regime supersonico. Ala, fusoliera ed impennaggi: funzioni svolte, stabilità statica longitudinale e direzionale Comandi di volo: comandi primari e secondari, compensazione dei comandi, trim, comandi potenziati, sensibilità artificiale. Propulsione: tipologie di propulsori, confronto tra la propulsione ad elica e a getto, consumo specifico, installazione sul velivolo. Carrello di atterraggio: architetture e funzioni, decollo, atterraggio e prescrizioni normative, distanza bilanciata di decollo. Cenni alle strutture aeronautiche. Cenni all'impiantistica di bordo. Caratteristiche globali del velivolo: profili di missione, peso dell'aeroplano e sua suddivisione, fattore di contingenza, atmosfera tipo internazionale, misure di velocità, prestazioni degli aeroplani. Cenni sull'elicottero: sostentazione con ala rotante, problema del rotore in volo traslato, comandi e prestazioni dell'elicottero. Sistemi spaziali: legge di gravitazione universale e principi di astrodinamica, lanciatori tradizionali, problematiche dei satelliti artificiali e del volo spaziale. Cenni ai velivoli transatmosferici: problematiche del lancio, del rientro, del volo ipersonico e della propulsione. Sottosistemi di un sistema spaziale: struttura, alimentazione, controllo orbitale e di assetto, controllo termico. Cenni al ciclo di sviluppo di un sistema aeronautico e spaziale. Importanza della normativa e degli standard nel progetto aerospaziale. Requisiti di aeronavigabilità: sicurezza del volo.

Esercitazioni sulle unità di misura delle grandezze tipiche dell'ingegneria aerospaziale. Conversioni tra il sistema di misura internazionale e il sistema tecnico anglosassone.
Calcolo di caratteristiche macroscopiche del velivolo quali carico alare, rapporto spinta/peso, allungamento alare, ecc..
Calcolo di coefficienti aerodinamici del velivolo. Impiego di banche dati standardizzate (tramite consultazione in laboratorio del sito web ESDU) per la stima di alcune caratteristiche del velivolo e dei suoi propulsori.
Calcolo di portanza e resistenza.
Esercitazioni sull'atmosfera tipo internazionale.

a) Testo di riferimento per il corso:
E. Antona, S. Chiesa, P. Maggiore, Dispense del corso di Istituzioni di aeronautica e sistemi spaziali, Torino, Politeko, 2004.
E. Ferrari, Dispense relative alla propulsione aerospaziale.
b) Testi a supporto della stesura della relazione di avamprogetto:
JANE'S, All the world aircraft, Coulsdon, Jane's Information Group Ltd., annate varie.
Riviste aeronautiche a carattere tecnico.
c) Per approfondimenti ed ulteriore consultazione:
G. Gabrielli, Lezioni sulla scienza del progetto di aeromobili, Levrotto & Bella.
ENAC-RAI, Regolamento tecnico.

Controllo dell'apprendimento e modalità d'esame
Lo studente sarà seguito personalmente dai docenti nell'apprendimento, durante le esercitazioni in corso d'anno. Si verificherà l'adeguata conoscenza degli aspetti metodologici e applicativi insegnati durante il corso, e la capacità di utilizzare tale conoscenza per interpretare, descrivere e risolvere alcuni problemi relativi alla materia. Si prevede di effettuare una prova di valutazione scritta, della durata di un'ora, seguita da una prova orale. L'esame scritto consiste nella risposta a 25 domande presentate in un questionario, ad una domanda in forma aperta e ad un esercizio di calcolo. Le domande richiedono in parte la scelta della risposta corretta tra tre indicate (quiz a risposta multipla), in parte l'esecuzione di semplici calcoli il cui risultato non è suggerito. Il superamento della prova scritta si ottiene con 16 punti, mentre lo svolgimento corretto e completo della prova permette il raggiungimento di 28 punti. Dopo la correzione dell'elaborato è prevista la discussione ragionata con lo studente degli eventuali errori commessi, con ulteriore verifica, della durata di 15 min, dell'apprendimento tramite una o più domande cui lo studente risponde in forma orale. E' valutata anche la capacità dello studente nel discutere la relazione di avamprogetto (facoltativa). A seguito della verifica orale vengono assegnati allo studente fino a tre punti aggiuntivi in funzione della qualità della preparazione dimostrata nella discussione. Per chi ha superato la parte scritta con il minimo punteggio il superamento dell'esame (18/30) avviene se lo studente ottiene almeno 2 punti nella prova orale.
Il risultato positivo dell'esame deve essere registrato nella stessa sessione, pena il decadimento del voto ottenuto.