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 ed è costituita da due parti. La prima parte, per un totale di 21 punti, è costituita da domande a risposta chiusa sugli argomenti di teoria sviluppati nelle lezioni ed esercizi relativi alle esercitazioni svolte. Si ritiene superata al raggiungimento di 12 punti (arrotondamento incluso). La seconda parte, che verrà corretta solo se la prima parte è stata superata con successo, è costituita da domande a risposta aperta sulla parte di teoria e viene valutata fino a 10 punti. Al raggiungimento di 31 punti, coloro che avranno risposto in maniera completa ed esaustiva alle domande aperte, dimostrando quindi una padronanza eccellente della materia, potranno essere oggetto dell'attribuzione della lode in seguito ad approfondita analisi della Commissione.

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.