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Anno Accademico 2009/10
01CAMFQ
Progetto di aeromobili
Corso di L. Specialistica in Ingegneria Aerospaziale - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Romeo Giulio ORARIO RICEVIMENTO PO ING-IND/04 76 28 0 0 7
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/04 10 B - Caratterizzanti Ingegneria aerospaziale ed astronautica
Obiettivi dell'insegnamento
Il corso si propone di presentare agli allievi, in una visione interdisciplinare, le problematiche della progettazione degli aeromobili sintetizzando le conoscenze acquisite nei corsi di aerodinamica, meccanica del volo, strutture aerospaziali, aeroelasticità, motori per aeromobili, tecnologie delle costruzioni aerospaziali, materiali, etc., e poter quindi effettuare il progetto generale e di dettaglio strutturale di un aeromobile; in particolare, si vorrà far comprendere come tutte tali scienze siano tra di loro fortemente interconnesse in un ciclo chiuso di ottimizzazione.
Particolare attenzione sarà devoluta ai problemi della sicurezza, della vita a fatica e dell'affidabilità delle strutture aerospaziali; delle normative di aeronavigabilità che regolano il progetto.
Saranno utilizzati mezzi di disegno 3D (CATIA) e di calcolo sia teorico che numerico (XFOIL, VSAERO, NASTRAN, etc.).
Competenze attese
Capacità di eseguire delle analisi teoriche e numeriche, di tipo interdisciplinare, sulle varie scienze costituenti il progetto di un aeromobile.
Prerequisiti
Nozioni di costruzioni aeronautiche, aero- e gasdinamica, meccanica del volo, motori per aeromobili, strutture aeronautiche, tecnologie aerospaziali.
Programma
Fasi e tendenze del progetto di aeromobili. Analisi critica delle diverse configurazioni. Progetto come ottimizzazione; indici di merito; stima preliminare dei pesi, centramento del velivolo e caratteristiche inerziali. Influenza sul progetto delle Norme di Aeronavigabilità. Sicurezza in volo.
Progetto Aerodinamico (scelta dei profili in funzione dei requisiti di volo; caratteristiche aerodinamiche dei profili alari (2D) e delle superfici portanti (3D); modelli numerici e CFD; effetti della comprimibilità) carichi aerodinamici sulle superfici portanti; contributo dei diverse componenti alla resistenza totale; sistemi di ipersostentazione, etc.
Progetto per le prestazioni e qualità di volo; requisiti di volo; decollo, atterraggio, salita in quota e missione operativa; stabilità e manovrabilità; brusca manovra longitudinale, etc.
Potenze necessarie per il volo, sistemi propulsivi, consumi ed autonomie. Concetti di inquinamento acustico ed atmosferico
Progetto strutturale: tema e requisiti di specifica. Livelli di carichi di progetto. Prescrizioni di robustezza, rigidezza, elasticità. Concetto di struttura safe-life, fail-safe e damage tolerant. Classificazione dei carichi: statici, quasi-statici e dinamici. Carichi derivanti da manovre dell'aeromobile e dalla turbolenza atmosferica. Norme di aeronavigabilità. Campo di sicurezza assoluto e campo di sicurezza regolamentare. Fattori di carico. Principali tipi di manovre e relativi fattori di carico. Condizioni ambientali.
Fatica e meccanica della frattura come aspetti caratterizzanti il progetto delle strutture aeronautiche; spettri di carico a fatica. Problemi relativi alla sicurezza, vita a fatica ed affidabilità delle strutture aerospaziali. Fenomeni di concentrazioni di tensioni. Principali materiali aerospaziali (Leghe di Mg, Al, Ti, Acciai, Compositi): caratteristiche meccaniche, criteri di scelta e di impiego.
Teoria dei laminati multistrato; strutture sandwich.
Problemi aeroelastici statici e dinamici: oscillazioni flesso-torsionali di un'ala rigida, divergenza, inversione dei comandi, flutter, sicurezza, etc.
Fenomeni non-lineari tipici delle strutture aeronautiche. Stabilità delle strutture; cassoni alari soggetti a flessione e/o torsione, etc. Tensioni correttive.
Simulazione e Similitudine fisica nel progetto aerospaziale (strutturale e dinamica). Prove sperimentali.
Analisi dei Costi.
Laboratori e/o esercitazioni
Progetto preliminare di un aeromobile (di dettaglio per la parte strutturale). La tesina relativa al progetto può essere svolta in gruppo (al massimo 3 studenti).
Definizione dei requisiti della missione di volo. Norme di aeronavigabilità
Determinazione delle caratteristiche aerodinamiche dei profili alari (metodi diretti ed inversi) e delle superfici portanti (distribuzione dei carichi aerodinamici). Determinazione dei contributi dei diverse componenti alla resistenza totale.
Stima preliminare dei pesi e delle caratteristiche geometriche ed inerziali.
Prestazioni e qualità di volo; requisiti di volo, stabilità e manovrabilità; brusca manovra longitudinale,
Potenze necessarie per il volo, sistemi propulsivi, consumi, autonomia. etc.
Progetto di dettaglio strutturale di un aeromobile
Diagrammi di manovra e raffica; Tracciamento dei diagrammi di sforzo normale, taglio, momento flettente e momento torcente sulle diverse superfici (ala, fusoliera, impennaggi).
Studio delle strutture degli elementi principali col metodo degli elementi finiti. Realizzazione modello con CATIA ed Analisi con NASTRAN.
Studio di una piastra di attacco con elementi finiti membranali. Realizzazione modello con PATRAN. Soluzione con NASTRAN e analisi dei risultati.
Problemi aeroelastici statici e dinamici: oscillazioni flesso-torsionali di un'ala rigida, calcolo velocità di divergenza ed inversione dei comandi; flutter classico di una struttura alare. Realizzazione modello con FEM e coefficienti di influenza.
Prove sperimentali su strutture aerospaziali a secondo delle tesi in corso nel Dipartimento.
Le esercitazioni numeriche saranno tenute, in un'unica seduta di 2 ore, presso i Laboratori Informatici del CESIT.
Sono previste: 1 lezione da parte di docenza aziendale e 1 visita aziendale guidata.
Bibliografia
G. ROMEO: Appunti per il corso di 'Progetto di Aeromobili'. Vol. 1 e 2. Politeko Ed.
Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
Lo studente sarà seguito personalmente dal docente e/o dai collaboratori nell'apprendimento, durante le lezioni ed esercitazioni ed il laboratorio in corso d'anno.
Si andrà a verificare la conoscenza adeguata degli aspetti metodologici -operativi insegnati durante il corso, e la capacità di utilizzare tale conoscenza per interpretare e descrivere i problemi relativi ai contenuti del Corso.
L'esame consiste sia nella discussione di una tesina concernente il progetto preliminare di un velivolo (di dettaglio per la parte strutturale), sia sugli argomenti teorici trattati a lezione.
Il contributo della tesina al voto finale viene valutato da 0 ad 8/30.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

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