Il corso si propone di fornire all'allievo le conoscenze necessarie riguardo ai principali motori e propulsori aeronautici e agli endoreattori chimici. Il corso si addentra nello studio del funzionamento dei turbomotori (turboalberi e turboeliche) e dei principali propulsori a getto (turboreattori semplice e a doppio flusso, autoreattori, endoreattori chimici) mostrando l'incidenza dei principali parametri termofluidodinamici sulle prestazioni, in termini di potenza o spinta e consumi, ed evidenziando il comportamento della macchina al variare delle condizioni di impiego e in risposta ai comandi di regolazione.

Obiettivo del corso è di approfondire la conoscenza dei principali propulsori attualmente impiegati, sviluppando nell'allievo le abilità necessarie per il dimensionamento di massima e la stima delle prestazioni on-design e off-design in condizioni stazionarie, tenendo conto dei limiti legati ai componenti più importanti. In particolare le metodologie fornite consentiranno all'allievo, al termine del corso, di identificare i parametri di progetto, di studiare l'influenza dei parametri di progetto sulle prestazioni specifiche a progetto e sulle dimensioni di massima, tenuto conto dei limiti legati ai principali componenti del propulsore. L'allievo sarà poi in grado di determinare il numero di 'manette' per propulsori esistenti e di nuova concezione. La conoscenza del funzionamento dei principali componenti motore e lo sviluppo di una modellizzazione adeguata permetterà infine all'allievo di
valutare la loro interazione e di stimare le prestazioni stazionarie del propulsore in condizioni off-design.

Nozioni di base di meccanica dei fluidi, di termo-fluidodinamica, e di aerodinamica supersonica, nonché elementi e generalità sui propulsori, secondo quanto fornito nel corso di studi della laurea in ingegneria aerospaziale.

Classificazione e descrizione dei principali propulsori aerospaziali. Analisi critica di concetti fondamentali della propulsione e delle prestazioni. Definizioni di prestazioni di comune impiego. La spinta e il suo costo. Spinta standard, spinta interna, resistenza addizionale e suo recupero sulla carenatura. Modelli ideali ed effetti reali. Coefficiente di spinta ed influenza del rapporto di miscela negli endoreattori. (circa 10 ore)
Parametri di progetto e prestazioni on-design. Turboalberi. Turbogetto semplice e doppio flusso (flussi separati e flussi miscelati). Autoreattore e riscaldamento di correnti di gas: effetti sulle prestazioni in sede di progetto con particolare attenzione al caso subsonico. (circa 10 ore)
Studio delle prestazioni stazionarie in condizioni fuori progetto (Off-Design Performance). Richiami sulle caratteristiche e comportamento dei principali componenti motore: prese d'aria, combustori, ugelli propulsivi, mappe di compressore e turbina. Preparazione allo studio del comportamento fuori progetto delle turbomacchine: grandezze adimensionate e corrette; relazioni di congruenza e individuazione dei parametri di regolazione interna. Comportamento in regolazione dei turbomotori e dei turboreattori. Influenza della organizzazione meccanica (disposizione monoalbero o bi/plurialbero). Studio delle prestazioni dei turbomotori e dei turbopropulsori, nel comportamento regolato. Problemi di accoppiamento presa d'aria-propulsore: caso del turboreattore e dell'autoreattore. Metodi per l'aumento temporaneo della spinta. Cenni su transitori ed emissioni. (circa 20 ore)
Endoreattori chimici: Propellenti liquidi e gestione del propellente. Sistemi di alimentazione: pressurizzazione dei serbatoi e turbopompe. Regolazione e orientamento della spinta. Propellenti solidi e velocità di combustione. Pressione in condizione di equilibrio. Geometrie del grano e legge della spinta nel tempo. Effetto della temperatura del grano. Propellenti ibridi e velocità di regressione. Funzionamento con portata di ossidante costante e in regolazione. Metodi di protezione termica. (circa 20 ore)

Le esercitazioni, di carattere numerico, sono finalizzate al dimensionamento preliminare e al calcolo delle prestazioni dei propulsori in condizioni di progetto e in condizioni di regolazione.

Appunti e materiale distribuito a lezione
Per ulteriori approfondimenti
Hill, Peterson, Mechanics and Thermodynamics of Propulsion, 2nd Edition , Addison-Wesley, 1992
Mattingly, J.D. et alii, Aircraft Engine Design, 2nd Edition, AIAA Educational Series, AIAA, New York, 2002.
Sutton, Biblartz, Rocket Propulsion Elements, Wiley&Sons 2001.

Esame tradizionale, costituito da un colloquio orale vertente sugli argomenti trattati nelle lezioni e sulla discussione delle esercitazioni svolte.