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 per velivolo sia motoelica, sia turbogetto. A questo scopo si forniscono innanzi tutto le nozioni relative all’ambiente di riferimento in cui opera il velivolo: l’Atmosfera Standard Internazionale. Successivamente vengono illustrate le basi per lo studio analitico degli stati di equilibrio del velivolo. Partendo dai concetti di base della meccanica del volo, il corso intende inoltre fornire allo studente le basi di comprensione per lo studio successivo della dinamica del volo e della risposta del velivolo al comando ed al disturbo atmosferico. Infine vengono trattati i fondamenti della meccanica del volo dell’elicottero.

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:
• la capacità di valutare numericamente un problema di tipo ingegneristico;
• la capacità di prendere una motivata decisione progettuale in presenza di requisiti progettuali;
• la capacità di 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 internazionale, in particolare quella inglese.
Queste capacità vengono acquisite attraverso lo studio di alcuni problemi, indicati nel Programma, 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.

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. È’ infine auspicabile la comprensione della lingua inglese parlata e scritta.

Il programma del corso intende affrontare i seguenti argomenti per i quali le ore computate sono comprensive delle esercitazioni:
• L’atmosfera di riferimento (4.5 ore): L’atmosfera reale, curve di stato. L’Atmosfera Tipo Internazionale (ISA). I vari tipi di quote, la riduzione alla quota standard.
• La misura della velocità (3 ore): Il tubo di pitot, flusso compressibile e incompressibile. Il numero di Mach, regime supersonico. Velocità rispetto all’aria, velocità calibrata, equivalente e vera.
• Richiami di aerodinamica (3 ore): La turbolenza, resistenza d’attrito e di scia. La polare del profilo e dell’ala, effetto dell’ipersostentazione, della curvatura del profilo e delle superfici mobili al bordo di fuga. La resistenza d’interferenza, dalla polare dell’ala a quella del velivolo.
• Volo librato (4.5 ore): regimi di volo di massima percorrenza e massima permanenza con e senza vento.
• Generalità sui sistemi propulsivi (4.5 ore): Turbogetto, turbofan, motoelica e turboelica.
• Le prestazioni del velivolo (6 ore): spinta e potenza necessarie per il volo orizzontale. I regimi di salita. Inviluppo di volo.
• Decollo e atterraggio (6 ore): Spazi tempi e consumi per le varie fasi per velivolo turbogetto e motoelica.
• Crociere e rotte (6 ore): Autonomie orarie e chilometriche per velivolo turbogetto e motoelica.
• Equilibrio e stabilità statica longitudinale e latero direzionale (7.5 ore). Punto neutro a comandi bloccati. Centramento e margine statico. Controllo longitudinale, angolo dell’equilibratore necessario all’equilibrio al beccheggio.
• Accenni di dinamica longitudinale (3 ore): La trattazione semplificata di Lanchester per il fugoide, il corto periodo.
• L’atmosfera non in quiete (4.5 ore): La raffica, diagramma di manovra e di raffica.
• Virata e moti curvi nel piano di simmetria e non (6 ore): La virata corretta e non. La richiamata e gli effetti sul piano di coda orizzontale. Volo in condizioni di spinta asimmetrica.
• Introduzione alla meccanica del volo dell’elicottero (7.5 ore). Terminologia. I comandi di volo. L’aerodinamica del rotore. Prestazioni e regimi di volo, potenze necessarie e disponibili. Regimi di salita e quota di tangenza, volo in discesa e autorotazione. La virata.

Di norma alle ore di lezione corrisponde un numero di ore di esercitazione in aula pari al 25% 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.

Esiste un libro di testo per le lezioni sia per la parte relativa al velivolo, sia per la parte sull’elicottero e vengono indicati testi alternativi in lingua italiana ed inglese per eventuali approfondimenti.
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.

Esiste il solo esame finale che accerta l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese (v. sopra) tramite lo svolgimento di una prova scritta di 2 ore senza l'aiuto di appunti o libri e di un successivo colloquio (nel caso di esito positivo della prova scritta).
Al fine di verificare in modo rigoroso il raggiungimento degli obiettivi di apprendimento e quindi l’acquisizione delle conoscenze e le capacità di comprensione e di applicazione pratica delle stesse, la verifica si articola in prove di diversa natura.
La prova scritta consiste di 10 quesiti, di cui 5 domande di teoria e 5 esercizi. Le domande corrispondono ciascuna a un argomento scelto tra quelli della teoria esposta a lezione, gli esercizi a un problema di calcolo del tipo svolto ad esercitazione. Per le domande si richiede di esporre la teoria, dimostrandone la conoscenza. Per l’esercizio si chiede di fornire procedimento e risultati numerici al fine o di dimostrare la capacità di individuarne la soluzione. La prova scritta si ritiene superata con un punteggio minimo di 18 punti su un massimo di 30.
Dopo la correzione degli scritti l’allievo viene convocato per un colloquio orale, che consiste in una eventuale revisione della prova scritta in cui il docente informa l’allievo sui risultati della correzione, risolve eventuali dubbi sul giudizio espresso e formula ulteriori eventuali domande di teoria al fine di verificare l’effettiva corrispondenza del risultato della prova scritta con la reale preparazione dell’allievo.