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Anno Accademico 2009/10
01ANLFQ
Dinamica del volo spaziale
Corso di L. Specialistica in Ingegneria Aerospaziale - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Avanzini Giulio       40 16 0 0 7
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/03 5 B - Caratterizzanti Ingegneria aerospaziale ed astronautica
Obiettivi dell'insegnamento
Il corso ha come fine quello di sviluppare le capacità degli allievi di confrontarsi con problemi concernenti la simulazione e il controllo di veicoli spaziali. A tal fine, a valle di alcuni richiami sulla terne di riferimento e sulle equazioni fondamentali dell'Astrodinamica, verranno considerati 4 problemi: il rientro, il lancio, il problema dei 3 corpi circolare ristretto, il volo in close proximity di veicoli spaziali.
Ciascun problema offre un banco-prova efficace per sviluppare competenze precise: la simulazione del volo in rientro per capsule e lifting bodies; l'ottimizzazione della configurazione dei lanciatori (problema dello staging) e della traiettoria di lancio; la guida e il controllo di veicoli spaziali durante un trasferimento terra-luna o le manovre di rendezvous o il volo in formazione (ivi incluso il caso del satellite tethered).
Competenze attese
Gli allievi matureranno non solo una conoscenza teorica sul comportamento dinamico di veicoli spaziali operanti in regimi particolari, ma anche la capacità di quantificare aspetti fondamentali che riguardano il segmento di missione considerato (e.g. carichi termici o strutturali in rientro, dimensionamento di un lanciatore per un dato payload, leggi di guida per l'avvicinamento e l'aggancio nello spazio). Lo studente dovrà dimostrare una capacità critica circa l'interpretazione del significato fisico dei risultati ottenuti durante le esercitazioni e la loro importanza per il progetto dei sistemi considerati.
Prerequisiti
Meccanica applicata. Meccanica Analitica. Fondamenti del calcolo algebrico, differenziale ed integrale.
Programma
Richiami di Astrodinamica (il problema dei due corpi; l'equazione fondamentale dell'Astrodinamica; orbite ellittiche, paraboliche e iperboliche; l'equazione di Keplero; perturbazioni orbitali; manovre orbitali impulsive). Il problema dei 3 corpi circolare ristretto (descrizione del sistema; equazioni del moto in forma non-dimensionale; potenziale di Jacobi; il problema dei 3 corpi come rappresentazione semplificata di trasferimenti Terra-Luna). Il moto a velocità sub-orbitale (equazioni del moto nel riferimento geografico; ordine di grandezza dei diversi termini di accelerazione). Il problema del rientro (configurazioni: capsule vs lifting bodies; modelli semplificati; stima dei carichi termici e strutturali). Il problema del lancio (configurazioni; equazioni del moto e problema dello shooting; ottimizzazione della configurazione del lanciatore: staging). Il volo in close proximity (equazioni di Eulero-Hill per il volo in prossimità di un veicolo orbitante; il problema del rendezvous; leggi di guida per l'aggancio in orbita; il volo in formazione; formazioni naturali; il satellite tethered: descrizione e dinamica di satelliti 'al guinzaglio').
Laboratori e/o esercitazioni
Per ciascun problema, verrà sviluppato un modello numerico di simulazione in ambiente Matlab/Simulink. Le esercitazioni si svolgeranno nel LAIB, con il supporto del docente.
Bibliografia
Dispense fornite dal docente.
Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
L'esame consta di uno scritto e di un orale. Lo scritto è articolato in 5 domande, che comprendono esercizi, la dimostrazione di importanti relazioni o proprietà dei sistemi descritti a lezione, o domande a risposte aperta. L'orale è basato sulla discussione dello scritto e dei risultati ottenuti durante le esercitazioni.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2009/10
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