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 richiamati i concetti fondamentali dell’aerodinamica e della propulsione del velivolo. Relativamente alla propulsione si studia l’elica ed i suoi principi di funzionamento. Con questi concetti si possono quindi valutare le prestazioni del velivolo (argomento base del corso) in tutte le fasi di volo: decollo, salita, crociera, discesa ed atterraggio. Vengono poi illustrati i fondamenti dello studio analitico degli stati di equilibrio del velivolo. Partendo dai principi 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.

L’obiettivo del corso è quello di fornire all’allievo le competenze di base della meccanica del volo atmosferico. Al termine dell’insegnamento si richiede allo studente di: • saper stimare le prestazioni di un aeromobile ad ala fissa; • 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 di base in campo aeronautico. Queste capacità dovranno essere acquisite attraverso lo studio dei vari aspetti indicati nel Programma sotto riportato, che vengono presentati in quanto esemplari e rilevanti per le applicazioni tecniche e per lo sviluppo dei metodi che, nel loro 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’ utile inoltre che l’allievo disponga delle 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 (6 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 (7.5 ore): Il tubo di pitot, flusso compressibile e incompressibile. Il numero di Mach, regime supersonico. Velocità rispetto all’aria, velocità calibrata, equivalente e vera. • Esercitazione 1: Quote e velocità. • Richiami di aerodinamica (3.0 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, il passaggio dalla polare dell’ala a quella del velivolo. • Volo librato (9 ore): Regimi di volo di massima distanza percorsa e massima autonomia oraria con e senza vento. • Esercitazione 2: Il volo librato. • Generalità sui sistemi propulsivi (4.5 ore). L’elica: formule di Rénard di I e II specie e teoria di Rankine-Froude. Turbogetto, turbofan, motoelica e turboelica. • Le prestazioni del velivolo (9 ore): Spinta e potenza necessarie per il volo orizzontale. I regimi di salita per velivolo turbogetto e motoelica e relative velocità caratteristiche. • Esercitazione 3: La salita del velivolo a getto ed a elica. • Esercitazione 4: Decollo e atterraggio (4.5 ore): Spazi tempi e consumi per le varie fasi per velivolo turbogetto e motoelica. • Crociere (7.5 ore): Autonomie orarie e chilometriche massime per velivolo turbogetto e motoelica. Diagramma di utilizzo e momento di trasporto. • Esercitazione 5: Crociere per velivolo a getto ed a elica. • Equilibrio e stabilità statica longitudinale (9 ore): Punto neutro a comandi bloccati. Centramento e margine statico. Controllo longitudinale, angolo dell’equilibratore necessario all’equilibrio al beccheggio. Requisito della speed stability. • Esercitazione 6: Condizioni di volo a regime.

Di norma alle ore di lezione corrisponde un numero di ore di esercitazione in aula pari al 20% 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 dall’esercitatore che ne illustra la procedura di svolgimento. Per lo svolgimento delle esercitazioni, viene fornita assistenza da parte di un esercitatore. Il materiale per le esercitazioni viene fornito dagli esercitatori. Gli esercizi sono proposti in modo da seguire il progressivo approfondimento didattico e richiedono semplicemente l’uso di calcolatrici tascabili. Di norma per ogni ora di esercitazione in aula l’allievo deve prevedere altrettanto tempo a casa per il lavoro di completamento.

Il docente fornisce delle dispense derivate dagli appunti scritti durante le lezioni. Esistono vari libri che coprono in modo esteso tutti gli argomenti del corso per la parte relativa al velivolo: questi saranno indicati a lezione dal docente (e riportati in elenco qui di seguito). Vari altri testi, in lingua italiana ed inglese, sono disponibili per eventuali approfondimenti e saranno anch’essi indicati dal docente. 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. Principali testi eventualmente consultabili: - A. Lausetti, L’Atmosfera in Quiete, Levrotto & Bella; - A. Lausetti, F. Filippi, Elementi di Meccanica del Volo, Levrotto & Bella; - C.D. Perkins, R.E. Hage, Airplane Performance Stability and Control, Wiley & Sons; - A. Lausetti, Decollo e Atterramento, Levrotto & Bella; - B. Etkin, Dynamic of Atmospheric Flight, Wiley & Sons.

Modalità di esame: Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

Exam: Computer-based written test in class using POLITO platform;

... La verifica dell’apprendimento consiste nel solo esame finale (non sono previsti esoneri) che accerta l’acquisizione delle conoscenze attese. 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 è costituita da una prova scritta che consta di domande a risposta multipla ed esercizi. La prova scritta deve essere svolta senza l'aiuto di appunti o libri, utilizzando solamente una calcolatrice non programmabile. Le domande corrispondono ciascuna a un argomento scelto tra quelli della teoria esposta a lezione, gli esercizi si rifanno a problemi del tipo di quelli svolti ad esercitazione. Per l’esercizio si chiede di fornire procedimento e risultati numerici al fine di dimostrare la capacità di individuazione della soluzione. La prova scritta si ritiene superata con un punteggio minimo di 18 punti su 30. Terminata la correzione di tutti gli elaborati scritti, gli studenti vengono convocati per prendere visione del compito e vederne la soluzione.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.