Corso Manovre e Stabilità

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1 orso Manovre e Stabilità EIHE - EFFETTI DEA SPINTA Doente Fabrizio Niolosi di Università di Naoli Federio II e.mail : fabrnio@unina.it

2 Grui roulsivi Generazione sinta - Priniio T m ( ) j

3 Grui roulsivi Motoelia

4 Grui roulsivi Motoelia+Turboomressore

5 Grui roulsivi Turbogetto

6 Grui roulsivi Turbofan

7 Grui roulsivi Turboro (ATR)

8 EIHE

9 EIHE Π d η r Π a Il rendimento dell elia è una funzione del raorto di avanzamento J definito ome J ND

10 ( rω ) ti πnd rω π EIHE (angolo vel loale) r( N ) rω ti ( D / )( πn ) πnd π J

11 ( rω ) ti πnd rω π EIHE (angolo vel loale) r( N ) rω ti ( D / )( πn ) πnd π J

12 EIHE

13 EIHE

14 EIHE Elia a asso variabile Elia a giri ostanti

15 EIHE

16 EIHE

17 EIHE

18 EIHE

19 EIHE

20 EIHE

21 EIHE Elemento di ala

22 EIHE oeffiienti Q Q ρ n D 5 I oeffiienti di Renard (sinta e oia) diendono dal raorto di avanzamento J (da ui diende alfa), da Re e da Mah

23 EIHE Rendimento roulsivo

24 EIHE oeffiiente di trazione t

25 EIHE oeffiiente di otenza

26 EIHE Rendimento roulsivo

27 Sistema roulsivo (Elia/Jet) Effetti diretti ed indiretti EFFETTI Diretti: - Effetto dovuto alla sinta e ai momenti he essa determina risetto al G - oia di ontrasto he si saria all albero e va omensata dagli alettoni - Momenti di beheggio o di imbardata dovuti al flusso NON assiale (anhe in aso di jet) EFFETTI Indiretti: - Effetto sul iano orizzontale e vertiale er aumento di ressione dinamia sotto l effetto della sia dell elia o del motore (jet). - Effetto relativo al flusso deviato sulla deriva in aso di elia monomotore o di elihe o-rotanti - effetto sul downwash - effetto sulla ortanza e sul momento dell ala er la zona dietro al roeller (onfigurazioni on motori sub-alari)

28 EIHE Flusso non assiale In flusso non assiale l elia lavora ad un alfa ari ad

29 EIHE Flusso non assiale In flusso non assiale l elia lavora ad un alfa ari ad Per la resenza di alfa nel iano longitudinale nase una forza sul diso N, he er il braio l risetto al G fa nasere un momento di beheggio. NB: Se l elia è viino all ala l alfa he vede non è alfa erhé è l effetto del UPWASH Per la resenza di beta nel iano latero-direzionale nase una forza sul diso N, he er il braio l risetto al G fa nasere un momento di imbardata.

30 EIHE Effetti diretti N In flusso non assiale l elia lavora ad un alfa ari ad M P Sotto l effetto del UPWASH elia vede un alfa ari a: + T h + dε d N P l M M P qs T g ala h l

31 EIHE Effetti diretti EFFETTO di T dovuto ad h P h T M h S D T h qs D T qs M P M 1 ) (ρ T D T T ρ Sinta adimensionalizzata (oeffiiente di sinta) Per l equilibrio TD o anhe in funzione della otenza all albero: T a η Π 3 1 D D T a a Π Π ρ η ρ η g h (> 0)

32 EIHE Effetti diretti EFFETTO di T dovuto ad h 3 1 D D T a a Π Π ρ η ρ η S W 1 ρ Ma: Quindi: ( ) 3/ 3/ a D S W T Π ρ ρ ρ η ( ) 3/ K T η T g h (> 0)

33 EIHE Effetti diretti EFFETTO di T dovuto ad h h (> 0) T g M T D S h ( K ) 3/ D S h iò omorta er h >0 una derivata di M risetto al ositiva, ioè instabilizzante!! In definitiva se la sinta agise sotto il g (h >0) all aumentare di alfa (e di ) (e quindi al ridursi della veloità in volo livellato) il oeffiiente di momento subise una variazione ositiva, ioè instabilizzante.

34 EIHE Effetti diretti P l N M l g ( ) ( ) 4 / D q N S q N N π T oeffiiente di forza normale al diso Adimensionalizzato er l area del diso dell elia EFFETTO dovuto al flusso non assiale D N ( ) qs l D q S q l N N M 1 4 π l S D N M 4 π N N d d on diso forza normale al N

35 EIHE Effetti diretti EFFETTO dovuto al flusso non assiale M N N d + N d π D 4 S dε d dε + d 1 l dε dε 1 + d d Per elia avanti al g (l >0) l effetto è instabilizzante, ioè rodue una derivata risetto ad alfa >0. N Ad es. ira 1.4 er diso elia a 0.5 orde avanti al l.e. D d M d d M d T l d d N g UPWASH avanti all ala

36 EIHE Effetti diretti EFFETTO dovuto al flusso non assiale l S D N M 4 π N N d d ε ε + + d d d d 1 M M d d d d d d w N M d d l S S d d d d 1 ε + w 1 ε d d d d d d d d + l g T D N

37 EIHE Effetti diretti N EFFETTO dovuto al flusso non assiale g d M d d N d S S l 1 + dε d w N ro T D N ro l Numero di motori (elihe) dn d Diende dal numero di ale e dal tio di elia, ma vale ira: [1/ ] ale [1/ ] 4 ale ONDIZIONI FU POWER ale Quindi, assumendo la endenza della retta di ortanza 0.08 [1/ ] e il raorto S/S0.16 (er un velivolo bimotore on S6 mq e D.34 m) S/S0.19 (er un velivolo monomotore, essna aravan on S6 mq e D.54 m) S/S0.0 (er ATR7 on S61 mq e D4 m) Ne deriva, assumendo un valore medio ari a 0.18 e, on diso dell elia osizionato a ira 0.8*orda dal g (e 0.5 dal l.e., quindi g al 30%) si uò riavare l uwash >

38 EIHE Effetti diretti EFFETTO dovuto al flusso non assiale N g d M d 1 + d d ε d N d S S l 1 + dε d w N ro Dal grafio vale 1.4 er diso a 0.5 orde dal l.e. Quindi on i dati reedenti (S/S0.18) in aso di bimotore on elia quadriala : dm d (0.18) N dε dε 1 + d d ro D N ro T l Numero di motori (elihe) UPWASH avanti all ala dm d N ro 0.06

39 EIHE Effetti diretti EFFETTO dovuto al flusso non assiale N g dm d N ro 0.06 N ro Questo signifia he un velivolo tio quello in figura Ho uno sostamento del unto neutro in avanti di ira il.6%er l effetto instabilizzante delle elihe in flusso non assiale M Effetti roulsivi l/ 1 D T l Numero di motori (elihe) d(mss)-.6%

40 EIHE Effetti diretti EFFETTO dovuto al flusso non assiale In aso di velivolo monomotore È meno, ma simile. Infatti l uwash è quasi zero (diso molto avanti risetto all ala) ma l/ è ira.5, ma N1 (1 motore) d d M dε d l (0.18) T N l g dm d (0.18) dm d 0.03 Questo signifia he un velivolo tio quello in figura Ho uno sostamento del unto neutro in avanti di ira il.3%er l effetto instabilizzante delle elihe in flusso non assiale

41 EIHE Effetti diretti EFFETTO dovuto al flusso non assiale - YAW β g Y l Effetto analogo al aso longitudinale. a differenza è he non è l effetto dell uwash. N Y π 4 D S l Un beta >0 rovoa la nasita di forza Y negativa he er l ositivo fornise N antiorario, ioè negativo. N d Y dβ π β 4 D S l > effetto del roulsore, se davanti al g è instabilizzante anhe in imbardata.

42 EIHE Effetti diretti EFFETTO dovuto al flusso non assiale - YAW β g N d Y dβ π β 4 D S l Y l N dy dβ D π 4 S l β Questo n_beta si va ad aggiungere a quello generale dovuto alla somma di ala, fusoliera + P. Ovviamente la derivata vale quanto quella longitudinale, ioè : d Y dβ Diende dal numero di ale e dal tio di elia, ma dn vale ira: [1/ ] ale OND. d [1/ ] 4 ale FU POWER ale

43 EIHE Effetti diretti EFFETTO dovuto al flusso non assiale - JET Aroio simile, sia in alfa he in beta

44 EIHE Effetti diretti EFFETTO dovuto al flusso non assiale - JET N j m j ariazione di quantità di moto M j M j N j M x j qs j m j x m 1/ ρ j dε d x m j È la ortata di massa in ingresso alla inlet del motore veloità di volo [m/s] dε + d j 1 d M j d m ρ 1 S 1 + dε d x j [ 1/ deg]

45 EIHE Effetti diretti EFFETTO dovuto al flusso non assiale - JET d M j d m ρ 1 S 1 + dε d x j m È la ortata di massa in ingresso alla inlet del motore [Kg/s] veloità di volo [m/s] dm j m 1 dε x j d ρ S d In [1/ ] Bisogna stimare la ortata di massa in ingresso (funzione del regime di volo) m 0.040T 0 on T 0 [Kg] Sinta max al deollo del motore (in un motore da Kg di sinta (B737) > m 400 Kg/s

46 EIHE Effetti diretti EFFETTO dovuto al flusso non assiale - JET dm j m 1 dε x j d ρ S d dm j d elivolo tio B737 > dm j d ( 1.5) ( 0.5) Quindi shift in avanti del. neutro di 1% er ogni motore (quindi % tot) on: dε d x j ρ S m m/s 0.50 Kg/m^3 100 mq 400 Kg/s

47 EIHE Effetti diretti EFFETTO dovuto al flusso non assiale - JET in beta non è l uwash e si adimensionalizza on b : d M j dβ m ρ 1 S x j b In [1/ ]