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Anno Accademico 2009/10
02BXDFQ
Principi di aeroelasticità/Servoattuatori aerospaziali
Corso di L. Specialistica in Ingegneria Aerospaziale - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Chiocchia Gianfranco ORARIO RICEVIMENTO     70 14 0 0 7
Maggiore Paolo ORARIO RICEVIMENTO AC ING-IND/05 0 0 0 0 4
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/05
ING-IND/06
2.5
7.5
B - Caratterizzanti
B - Caratterizzanti
Ingegneria aerospaziale ed astronautica
Ingegneria aerospaziale ed astronautica
Obiettivi dell'insegnamento
L'insegnamento nasce dall'integrazione di due componenti svolte in parallelo. La prima (Principi di Aeroelasticità) occupa un volume di 7,5 crediti ed intende fornire le basi per la comprensione fisica e la rappresentazione matematica dei principali fenomeni causati dall'interazione tra le correnti fluide e le strutture elastiche sia in condizioni stazionarie, sia, soprattutto, in condizione non stazionarie. Data l'importanza per gli aspetti dinamici dell'aeroelasticità, un congruo numero di lezioni è dedicato all'esposizione di elementi di aerodinamica instazionaria. Per addestrare lo studente alla comunicazione internazionale nel settore, inoltre, questa parte dell'insegnamento sarà tenuta in lingua inglese.
La seconda componente (Servoattuatori aerospaziali) occupa un volume di 2,5 crediti. Essa si integra funzionalmente con la precedente in quanto i servoattuatori sono componente essenziale del controllo aeroelastico dei moderni velivoli. Scopo di questa seconda componente è trattare servomeccanismi rappresentativi caratterizzati da medio-bassa complessità per studi prestazionali e dinamici, mediante algebra degli schemi a blocchi e programmi in Matlab Simulink o in linguaggi general purpose.
Competenze attese
Acquisizione della capacità di vedere il sistema formato dalla struttura deformabile e dalla corrente fluida come un'unità inscindibile le caratteristiche meccaniche della quale non sono più quelle dei suoi singoli componenti. Capacità di discutere in lingua inglese gli argomenti trattati nella parte di corso dedicata all'aeroelasticità.
Prerequisiti
Conoscenze di aerodinamica, costruzioni aeronautiche e matematiche. Fondamenti di calcolo numerico e di simulazione dinamica nel dominio del tempo. Conoscenza di base della lingua inglese parlata e scritta.
Programma
a) Principi di aeroelasticità
Definizione e classificazione dei fenomeni aeroelastici. Galloping e vortex shedding in strutture aeronautiche e civili. Richiami di elastomeccanica applicati ad ali e fusoliere. Equazioni differenziali ed integrali dell'equilibrio elastico statico e dinamico.
Problemi aeroelastici statici: divergenza torsionale e inversione d'effetto delle superfici di comando in sistemi piani e in ali a medio-grande allungamento; effetto della pianta a freccia, distribuzione di portanza sull'ala deformata, perdita di efficacia degli alettoni. Divergenza flessionale nelle fusoliere e nei vettori spaziali.
Equazioni generali del moto non stazionario di un fluido ideale. Campi incompressibili: moto accelerati ed importanza del sistema di riferimento. Forze di massa virtuali. Lamine piane, profili sottili, ali e corpi snelli in moto vario od oscillatorio investiti da una corrente uniforme. Sfasamenti tra spostamenti e forze aerodinamiche. Campi non stazionari compressibili. Sorgenti elementari in un fluido a riposo e in una corrente veloce. Moto armonico di profili ed ali sottili in una corrente compressibile.
Problemi di risposta aeroelastica dinamica, funzioni di trasferimento aeroelastiche. Flutter classico: equazioni e metodi di soluzione per un modello elementare. Analisi parametrica e criteri di prevenzione, effetto della compressibilità e della quota. Flutter di stallo e flutter dei pannelli. Whirl-flutter dei grandi rotori degli aerei V-STOL e degli aeromotori. Buffeting. Buzz e buffeting transonico.
b) Servoattuatori aerospaziali
Studio di primo approfondimento della componentistica tipicamente impiegata nei comandi di volo: requisiti, principi di funzionamento, problemi fisici di valvole di regolazione e comando, di martinetti idraulici, di trasduttori di posizione e di velocità.
Controllori automatici e servomeccanismi a livello di primo approfondimento: sviluppi nell'algebra degli schemi a blocchi e applicazioni a casi tipici e significativi.
Comandi primari di volo a livello di medio approfondimento: problematiche fisico-funzionali e loro impatto sulla concezione e sull'architettura dell'equipaggiamento; requisiti analizzati alla luce delle problematiche fisico-funzionali.
Laboratori e/o esercitazioni
Principali metodi per la soluzione delle equazioni dell'aeroelasticità. Argomenti di esercitazione, in mole variabile di anno in anno, vengono inoltre inseriti tra le lezioni senza periodicità fissa.
Bibliografia
a) Testo di riferimento per il corso:
G. Chiocchia, Principi di aeroelasticità, Levrotto & Bella, Torino 2002
G. Chiocchia, Lezioni di aerodinamica in stazionaria (dispense fornite dal docente per fotocopiatura)
L. Borello, Dispense fornite dal docente
b) Per approfondimenti ed ulteriore consultazione:
E.H. Dowell, H.C. Curtiss Jr, R.H. Scanlan, F. Sisto, A modern course in aeroelasticity, Kluwer Academic Press, 3rd ed., 1995
Pratt, Roger W., Flight control systems, Roger W. Pratt.
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Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
L'esame è per i due insegnamenti integrati si svolge in unica sessione. Per la parte di Principi di aeroelasticità esso consiste in una prova orale comprendente due o tre domande poste al candidato, sviluppate attraverso la discussione o lo svolgimento di brevi calcoli e durano circa venti minuti. Per gli studenti che accetteranno di sottoporsi all'esame in inglese, questo consisterà nell'esposizione orale di due argomenti assegnati dal docente con 24 ore di anticipo (di norma il primo per una durata di 10 minuti, il secondo di 5) seguita da breve discussione. Per la parte di Servoattuatori aerospaziali l'esame (in italiano) consiste in una prova orale basata su una domanda comprensiva dello svolgimento di brevi calcoli della durata di circa dieci minuti.
Il voto finale si ottiene dalla media ponderata nel rapporto 0,75:0,25 dei due voti singolarmente ottenuti.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

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