Il corso si propone di fornire all'allievo le conoscenze necessarie riguardo ai principali motori e propulsori aeronautici. 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) 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. Vengono inoltre forniti gli elementi base relativi agli endoreattori chimici.

Obiettivo del corso è di approfondire la conoscenza dei principali propulsori aerospaziali 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. Principali componenti di propulsori aeronautici. Generalità e prese d’aria subsoniche. Prese d’aria supersoniche a compressione esterna, interna e mista. Combustori. Richiami su compressori, turbine e ugelli propulsivi. Preparazione allo studio del comportamento fuori progetto delle turbomacchine: grandezze adimensionate e corrette; relazioni di congruenza e individuazione dei parametri di regolazione interna. Richiami relativi all’on-design (parametri di progetto e prestazioni) e 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. Sistemi secondari. Controllo del propulsore e health monitoring. Certificazione. Introduzione alle nuove frontiere: additive manufacturing, digital and smart fleet. Endoreattori chimici: nozioni di base. Prestazioni e modello di endoreattore ideale. Coefficiente di spinta ed influenza del rapporto di miscela. Endoreattori a propellenti liquidi, endoreattori a propellenti solidi e endoreattori a propellenti ibridi.

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 2016.

Slides;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... La prova di valutazione è scritta, della durata di due ore, sotto forma di domande aperte e a risposta chiusa sugli argomenti di teoria sviluppati nelle lezioni e sulle esercitazioni svolte in aula, includendo esercizi numerici di cui viene valutato il solo risultato numerico. Non si prevede l'uso di materiale didattico durante l'esame.

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.