Scopo del corso è fornire una visione d'insieme del prodotto aerospaziale sottolineando come, nel corso degli anni, siano evolute le sue configurazioni con il progresso dell'ingegneria. Tale visione di insieme, importante per qualsiasi prodotto tecnologicamente evoluto, serve anche come introduzione alla necessità ingegneristica di un approccio sistemico per il quale sono necessari collegamenti logici tra vari argomenti, i quali potranno anche essere approfonditi in discipline specialistiche svolte negli anni successivi. Mediante l'illustrazione di come semplici modelli matematici possono essere utilizzati per interpretare la fenomenologia coinvolta nei sistemi aeronautici e spaziali, l'insegnamento si propone di: 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 per l'ingegnere di qualsiasi specializzazione, 3) contribuire a spingere gli allievi ad applicare concetti e contenuti negli insegnamenti di matematica e chimica, seguiti nel primo semestre, e di fisica, informatica e geometria, in corso di svolgimento nel secondo semestre.
Sono previste alcune ore di docenza e di testimonianze aziendali.

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

Nozioni generali di fisica, analisi matematica I e chimica.

Evoluzione delle architetture dei sistemi aeronautici e spaziali e delle principali tappe dello sviluppo tecnologico dell'ingegneria aerospaziale. 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. Sistema aerospaziale inteso come corpo tridimensionale nello spazio soggetto all'azione di sistemi di forze; 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. Sistemi spaziali: legge di gravitazione universale e principi di astrodinamica; problematiche del lancio ed evoluzione futura, lanciatori tradizionali; satelliti artificiali e sonde scientifiche e cenni alle problematiche del volo spaziale. Cenni ai velivoli transatmosferici. 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 su semplici esempi di calcolo; unità di misura con esercizio sulla conversione di grandezze 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..; soluzione di alcuni semplici problemi di equilibrio riguardanti i velivoli e i sistemi spaziali; stima di alcune caratteristiche del velivolo e dei suoi propulsori.
Calcolo di coefficienti aerodinamici del velivolo; calcolo di portanza e resistenza.

a) Testo di riferimento per il corso:
E. Antona, S. Chiesa, P. Maggiore, Dispense del corso di Introduzione all'ingegneria aeronautica e spaziale, Torino, Politeko, 2010.

b) Testi a supporto della stesura della relazione di avamprogetto:
E. Ferrari, Dispense relative alla propulsione aerospaziale.
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, verificando 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 semplici problemi relativi alla materia. Si prevede di effettuare una prova di valutazione scritta, della durata di un'ora, seguita da una breve discussione orale. L'esame scritto consiste nella risposta a 25 domande a risposta multipla, a una domanda in forma aperta e a 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 la votazione di 18/30 punti, mentre lo svolgimento corretto e completo della prova permette il raggiungimento della votazione massima di 28/30. Dopo la correzione dell'elaborato, in fase di registrazione del volo, è prevista una eventuale breve discussione ragionata con lo studente degli errori commessi, con ulteriore verifica dell'apprendimento. Per incrementare il voto conseguito nella prova scritta lo studente ha facoltà di discutere una relazione (non obbligatoria) di avamprogetto, relativa a un velivolo a scelta, che può essere svolta anche in piccoli gruppi di studenti in base alle linee guida esposte a lezione. Il buon esito di tale presentazione fornisce allo studente fino a tre punti aggiuntivi, in funzione della qualità della preparazione dimostrata nella discussione, consentendogli di raggiungere la votazione complessiva massima di 30 e lode.
Il risultato positivo dell'esame deve essere registrato nella stessa sessione, pena il decadimento del voto ottenuto.