STUDIO DELL INSTALLAZIONE DEL MOTORE 1.3 JTD SU VELIVOLO CESSNA 172

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1 ALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITÀ DI BOLOGNA SECONDA FACOLTA DI INGEGNERIA CON SEDE A CESENA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA TESI DI LAUREA in DISEGNO ASSISTITO AL CALCOLATORE STUDIO DELL INSTALLAZIONE DEL MOTORE 1.3 JTD SU VELIVOLO CESSNA 172 CANDIDATO Alex Paganelli RELATORE Prof. Ing. Luca Piancastelli

2 STUDIO DELL INSTALLAZIONE DEL MOTORE 1.3 JTD SU VELIVOLO CESSNA 172 OBIETTIVI : - Posizionamento del nuovo motore Fiat - Posizionamento degli ausiliari del motore di maggiore ingombro - Modellazione del castello motore - Test del castello motore

3 Oggetto dello studio: installazione di un motore Diesel modificato e di tutti i relativi accessori su velivolo Cessna 172 VELIVOLO : Cessna 172 Skyhawk - Lunghezza : 8,28 m - Apertura alare : 11 m - Massa a vuoto : 736 kg -Velocità di crociera : 140 km/h

4 Oggetto dello studio: installazione di un motore Diesel modificato e di tutti i relativi accessori su velivolo Cessna 172 MOTORE : La potenza del motore originale del Cessna 172 è maggiore rispetto a quella del Fiat 1.3 JTD multijet che si vuole utilizzare. E' stato necessario modificare il 1.3 per aumentarne la potenza. Motore di serie Cessna 172 Lycoming O-320 : - cilindrata = 5250 cc - 4 cilindri contrapposti - potenza max : rpm - massa : 125 kg Motore modificato Fiat 1.3 JTD multijet : - cilindrata = 1248 cc - 4 cilindri in linea - potenza max : rpm - massa : 135 kg

5 Disponibilità iniziali Principali componenti a disposizione e utilizzati per l'installazione Alcuni degli accessori del motore disegnati in seguito

6 POSIZIONAMENTO DEL MOTORE La posizione del motore all'interno del cofano è già stabilita a priori. - L'asse dell'elica deve coincidere con l'asse dell'elica di serie, dunque la posizione del motore secondo le direzioni longitudinale e trasversale è vincolata. - La rotazione del motore attorno all'asse dell'elica non è concessa per motivi di corretto funzionamento del motore.

7 MODELLAZIONE DEL CASTELLO MOTORE Il castello motore è l elemento di unione tra telaio del velivolo e motore; per questo deve possedere determinate caratteristiche che sono : resistenza leggerezza minimo ingombro

8 MODELLAZIONE DEL CASTELLO MOTORE - Modificare il castello originale si utilizza l'originale come base di partenza, modificando la zona degli attacchi al motore - Progettare un nuovo castello??

9 MODELLAZIONE DEL CASTELLO MOTORE Valutazioni sull'utilizzo del castello motore originale Come si può notare dall'immagine gli attacchi del castello motore risultano molto spostati in avanti rispetto alla posizione del motore. IL CASTELLO ORIGINALE NON RAPPRESENTEREBBE UNA SOLUZIONE OTTIMALE

10 MODELLAZIONE DEL CASTELLO MOTORE: Valutazioni sull'utilizzo di un nuovo castello motore Scelta del materiale : alluminio LEGA 5086 O (Al-Mg) PERALUMAN - buona resistenza alla corrosione - incremento della resistenza tramite deformazioni a freddo - buona saldabilità Scelta del tipo di sezione : SEZIONE RETTANGOLARE CAVA : - in grado di reggere coppie flettenti differenti in base alla disposizione della sezione - facilmente ottenibile tramite piegatura e saldatura di una lamiera Scelta della forma della struttura : da valutare

11 CASTELLO MOTORE : valutazione dei punti di attacco ATTACCHI PARAFIAMMA : sfruttare gli attacchi originali del Cessna 172 ATTACCHI MOTORE : sfruttare quelli utilizzati sugli autoveicoli motorizzati con motore Fiat 1.3 JTD

12 CASTELLO MOTORE : attacchi motore ATTACCO POSTERIORE

13 CASTELLO MOTORE : attacchi motore SUPPORTI ANTERIORI : prima configurazione SUPPORTI ANTERIORI : seconda configurazione

14 CASTELLO MOTORE

15 TEST DEL CASTELLO MOTORE Programma di simulazione utilizzato : STRAUS7 ( Schematizzazione della struttura e numerazione delle travi ) - Tensione di snervamento lega 5086 O : σ 0.2 = 125 MPa - Coefficiente di sicurezza : 1,5 σ amm = 83 MPa

16 TEST DEL CASTELLO MOTORE : Test 1 - Applicazione dei carichi : - Forza in direzione verticale ( a = 6 G, m = 150 kg ) - Forza in direzione laterale ( a = 2,5 G, m = 150 kg ) - Schematizzazione dei collegamenti baricentro_motore-telaio SEZIONE RETTANGOLARE CAVA 40x20 mm, spessore 2 mm : travi 1,2,3,5,6,7,8,9 SEZIONE CIRCOLARE CAVA ϕ est =40 mm, spessore 2 mm : trave 4

17 TEST DEL CASTELLO MOTORE : Test 2 SEZIONE RETTANGOLARE CAVA 45x45 mm, spessore 2 mm : travi 1,2,3,5,6,7,8,9 SEZIONE CIRCOLARE CAVA ϕ est =40 mm, spessore 2 mm : trave 4

18 TEST DEL CASTELLO MOTORE : Test 3 SEZIONE RETTANGOLARE CAVA 55x45 mm, spessore 2 mm : travi 5,6,7,8,9 SEZIONE RETTANGOLARE CAVA 50x40 mm, spessore 2 mm : travi 1,2 e le due travi aggiunte tra le 9 e 6 ACCETTABILE SEZIONE CIRCOLARE CAVA ϕ est =40 mm, spessore 2 mm : trave 4

19 Posizionamento intercooler e radiatore Intercooler e radiatore sono stati posizionati di fronte ad una presa d'aria del cofano Convogliatore d'aria per i due scambiatori : - garantire una portata d'aria sufficiente - leggero e con discreta resistenza

20 Conclusioni