Questo corso si propone di indirizzare l’allievo ingegnere allo studio del comportamento dell’elicottero con una visione interdisciplinare, quale indispensabile strumento per la comprensione dei meccanismi alla base del volo degli aeromobili ad ala rotante. La prima parte del corso si pone come obiettivo la descrizione dei sistemi che contribuiscono al funzionamento dell’elicottero e l’esplicazione delle teorie aerodinamiche che consentono di calcolare le prestazioni. La seconda parte del corso illustra il comportamento dinamico del rotore, partendo da modelli rappresentativi di crescente complessità ingegneristica. Vengono studiati gli equilibri del rotore isolato e dell’elicottero completo nei diversi regimi di volo. Sulla base di modelli semplificati viene anche valutata la stabilità dinamica e la risposta ai comandi. Vengono inoltre illustrate le problematiche legate al comportamento elastico della pala ed ai fenomeni vibrazionali. Si estende dunque l’analisi al comportamento aero-meccanico dell’elicottero completo. Questo insegnamento intende inoltre presentare allo studente il linguaggio tecnico internazionale proprio del settore: il materiale didattico sarà quindi fornito prevalentemente in lingua inglese.

Capacità di valutare le prestazioni di un elicottero. Capacità di valutare gli equilibri e studiare le azioni dinamiche che caratterizzano l’elicottero. Sviluppo di una visione interdisciplinare mirata a comprendere i fenomeni fisici alla base del volo dell’elicottero. Acquisizione dei fondamenti della modellistica matematica richiesta per lo studio del comportamento dinamico dei velivoli ad ala rotante.
Ai fini dell’autonomia di giudizio e della comunicazione tecnica:
- redigere relazioni tecniche di taglio professionale
- prendere una motivata decisione progettuale (progetto preliminare)
- stimare rapidamente gli ordini di grandezza che ragionevolmente l'ingegnere si deve attendere per i valori numerici dei parametri fondamentali di funzionamento di un elicottero
- conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese.

L’allievo che accede a questo insegnamento conosce i fondamenti dell’aerodinamica teorica e della meccanica del volo. Dispone inoltre degli strumenti di base del calcolo differenziale e integrale, della geometria analitica nel piano e nello spazio, di nozioni di base sull’algebra delle matrici (e.g. calcolo di autovalori e autovettori e loro significato nell’ambito della teoria dei sistemi lineari). È infine auspicabile la comprensione della lingua inglese parlata e scritta.

In generale.
Introduzione al corso. Storia. Nomenclatura. Generalità. Sistemi dell'elicottero. Aerodinamica del rotore (volo assiale e traslato). Prestazioni. Potenza necessaria. Dinamica della pala e del rotore. Equilibrio. Vibrazioni. Stabilità e controllo. Qualità di volo. Aero-acustica.
In dettaglio.
L’evoluzione degli aeromobili ad ala rotante. La procedura di certificazione (EASA). Le tipologie di aeromobile ad ala rotante. Confronto tra elicottero ed autogiro. Le tipologie di rotore. Il rotore articolato. Il rotore bi-pala. Il rotore hingeless e bearingless. La funzione del piatto oscillante. Il sistema propulsivo e la sua regolazione. La funzione del rotore di coda. La trasmissione: descrizione e funzioni. La teoria del disco attuatore TDA (generalità). La teoria dell’elemento di pala TEP (generalità). Il volo a punto fisso (aerodinamica). Il volo verticale (aerodinamica). Il volo avanzato (aerodinamica). Autorotazione (aerodinamica). La curva di potenza dell’elicottero. Equazioni caratteristiche per la dinamica di flappeggio. Equazioni caratteristiche per la dinamica di brandeggio. Equazioni caratteristiche per la dinamica di passo. I carichi al rotore. Il calcolo degli stati di equilibrio dell’elicottero. La stabilità statica dell’elicottero. La stabilità dinamica dell’elicottero. La risposta al comando (dominio del tempo). La risposta al comando (dominio della frequenza). Qualità di volo. Le vibrazioni: origine, problemi e metodi di soppressione. Risonanza al suolo. Aero-acustica dell’elicottero.

L’attività didattica non prevede esercitazioni in aula. Ogni allievo deve invece redigere una serie di relazioni da presentare all’esame (si vedano a tal proposito le modalità di verifica dell’apprendimento).

Si utilizza materiale didattico apposito che non coincide con testi disponibili. A questi si fa comunque esplicito riferimento nel materiale fornito, dove vengono consigliati alcuni testi per gli approfondimenti. Le dispense (in parte in inglese), gli stampati delle diapositive utilizzate a lezione, vengono messe a disposizione agli studenti iscritti all’insegnamento sul portale della didattica.

Il superamento dell’esame prevede quanto segue:
• Preparazione di un rapporto tecnico, della lunghezza massima di 10 pagine, che descriva in modo dettagliato un aeromobile ad ala rotante a scelta dello studente. Il rapporto dovrà contenere un numero LIMITATO di immagini. Tale relazione dovrà anche contenere un disegno a mano libera formato A4 che riproduca una vista d’insieme dell’aeromobile. Questo documento dovrà essere consegnato COMPLETO entro l’ultima lezione del corso . La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 5/30).
• Preparazione di una rapporto tecnico, della lunghezza massima di 5 pagine e con al massimo 3 figure, che descriva in modo sintetico il contenuto di un articolo tecnico tratto dalla rivista "Journal of the American Helicopter Society". Questo documento dovrà essere consegnato COMPLETO entro l’ultima lezione del corso. La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 5/30).
• Redazione in aula di un elaborato scritto in risposta (forma aperta) ad una serie di quesiti tecnici specifici (2 quesiti descrittivi e 2 quesiti di tipo teorico). Lo studente NON avrà a disposizione gli appunti del corso e dovrà dimostrare confidenza e padronanza delle tematiche oggetto dell’insegnamento. La prova scritta dura 2 ore e viene svolta durante l’ultima lezione del corso . La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 22/30).

Il superamento dell’esame per il corso 02BPIMT – Meccanica del volo dell’elicottero prevede quanto segue:
• Preparazione di un rapporto tecnico, della lunghezza massima di 10 pagine, che descriva in modo dettagliato un aeromobile ad ala rotante a scelta dello studente. Il rapporto dovrà contenere un numero LIMITATO di immagini. Tale relazione dovrà anche contenere un disegno a mano libera formato A4 che riproduca una vista d’insieme dell’aeromobile. Questo documento dovrà essere consegnato COMPLETO entro l’ultima lezione del corso . La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 5/30).
• Preparazione di una rapporto tecnico, della lunghezza massima di 5 pagine e con al massimo 3 figure, che descriva in modo sintetico il contenuto di un articolo tecnico tratto dalla rivista "Journal of the American Helicopter Society". Questo documento dovrà essere consegnato COMPLETO entro l’ultima lezione del corso. La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 5/30).
• Redazione in aula di un elaborato scritto in risposta (forma aperta) ad una serie di quesiti tecnici specifici (2 quesiti descrittivi e 2 quesiti di tipo teorico). Lo studente NON avrà a disposizione gli appunti del corso e dovrà dimostrare confidenza e padronanza delle tematiche oggetto dell’insegnamento. La prova scritta dura 2 ore e viene svolta durante l’ultima lezione del corso . La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 22/30).