ANALISI DESCRITTIVA DI ALCUNE TRASMISSIONI DI ELICOTTERO

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1 Università degli studi di Bologna FACOLTA DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Disegno tecnico industriale ANALISI DESCRITTIVA DI ALCUNE TRASMISSIONI DI ELICOTTERO Tesi di Laurea di: MATTEO TASSONI Relatore: Prof. Ing. LUCA PIANCASTELLI Anno Accademico 2004/2005

2 ROTORI IN TANDEM -UTILIZZATI SOPRATTUTTO PER ELICOTTERI DI GRANDI DIMENSIONI -MECCANICA DEL SISTEMA DI CONTROLLO COMPLESSA -STRUTTURA COMPLESSA PER SFALSARE VERTICALMENTE I PIANI DEI ROTORI ROTORI AFFIANCATI -MOLTO POCO DIFFUSA E SOLO PER ELICOTTERI DI GRANDI DIMENSIONI -STRUTTURA INGOMBRANTE PER PRESENZA DI PILONI SUPPORTO ROTORI -ELEVATA RESISTENZA AEREODINAMICA DELLA FUSOLIERA ROTORI AFFIANCATI SINCRONIZZATI -CONTROLLO D ASSETTO COMPLICATO -SOLO ROTORI BIPALA A CAUSA DELL INCROCIO (LIMITATO CARICO SPEC.) -MECCANICA DEL SISTEMA DI CONTROLLO DEI ROTORI COMPLESSA ROTORI COASSIALI CONTROROTANTI -ASSENZA ROTORE POSTERIORE ANTICOPPIA E RELATIVA TRASMISSIONE -INGOMBRO LIMITATO, FACILE TRASPORTO -MECCANICA DEL SISTEMA DI CONTROLLO DEI ROTORI COMPLESSA ROTORI A REAZIONE -SFRUTTA LA SPINTA DEI GAS ESPULSI DA PULSOREATTORI -PASSAGGIO DELL ARIA E CARBURANTE ALL INTERNO DELLE PALE -NOTEVOLE CONSUMO QUINDI BASSA AUTONOMIA -MOLTO RUMOROSO

3 ROTORE PRINCIPALE + ROTORE DI CODA -NECESSARIO BILANCIAMENTO DELLA COPPIA DI REAZIONE -PERDITA DI RENDIMENTO E POTENZA TRASMISSIONE ROTORE POSTERIORE -PERICOLO PER OPERATORI A TERRA PER CONTATTO AL SUOLO ROTORE DI CODA PER RENDERE MENO PERICOLOSO L ELICOTTERO SOPRATTUTTO IN FASE DI MANOVRA SONO STATE ADOTTATE DUE TIPOLOGIE DIVERSE IN SOSTITUZIONE AL ROTORE DI CODA ROTORE A FINESTRONG -COMPOSTO DA UNA VENTOLA DI PIU PICCOLE DIMENSIONI ALL INTERNO DELLA CODA DI CIRCA mm DA ENTRAMBE LE PARTI IN MODO TALE CHE NON FUORIESCA -PRESTAZIONI INFERIORI RISPETTO AL NORMALE ROTORE DI CODA NOTAR (NEW TAIL ROTOR) QUESTO SISTEMA E COSTITUITO DA UNA VENTOLA INSTALLATA DIETRO L ALBERO DI TRASMISSIONE, UTILIZZATA PER INSUFFLARE ARIA ALL INDIETRO DELLA CODA DEL VELIVOLO, PER POI FARLA USCIRE ATTREVERSO UNA GRIGLIA MONTATA AL POSTO DEL ROTORE DI CODA. IL FLUSSO D ARIA CHE FUORIESCE DALLA CODA CREA IN QUESTO MODO UNA REAZIONE CHE SI OPPONE ALLA COPPIA TRASMESSA DAL ROTORE PRINCIPALE ALLA MACCHINA. SIA LA VELOCITA DELLA VENTOLA CHE L APERTURA DELLA GRIGLIA SONO CONTROLLATE AUTOMATICAMENTE DALLA PEDALIERA DEL PILOTA. VICINO ALLA TRAVE SI CREA UN AUMENTO DI PRESSIONE SULLA SINISTRA E UNA DEPRESSIONE SULLA DESTRA CHE CONTRIBUISCE ALLA FORZA ANTIROTATIVA NECESSARIA PER BILANCIARE LA COPPIA DI REAZIONE GENERATA DAL ROTORE PRINCIPALE

4 LA FORZA CORRETTRICE NEGLI ELICOTTERI AFFINCHE LA COPPIA DI REAZIONE Cr SIA COMPENSATA DEVE ESSERE Cr = Ty x b. LA VARIAZIONE DI Ty SI OTTIENE MEDIANTE LA VARIAZIONE DEL PASSO DELLE PALE Ty SE DA UNA PARTE HA PERMESSO DI COMPENSARE L EQUILIBRIO DALL ALTRO COME SEMPLICE FORZA HA CREATO UNO SQILIBRIO. IL PROBLEMA SI RISOLVE ABBASSANDO IL DISCO ATTUATORE DEL ROTORE PRINCIPALE IN DIREZIONE OPPOSTA A Ty DI UN ANGOLO TALE CHE Fy = Ty Fy E Ty ANCHE SE SONO UGUALI E CONTRARIE NON AGISCONO LUNGO LA STESSA RETTA D AZIONE MA A DISTANZA h, PRODUCENDO UN MOMENTO Ty x h. TALE MOMENTO E TANTO PIU PICCOLO QUANTO PIU PICCOLO E h, PER QUESTO CONVIENE AVERE CODE PIU ALTE

5 DI CONSEGUENZA SI HA UN MOTO DI ROLLIO DELL ELICOTTERO NON APPENA L ELICOTTERO SI INCLINA LE RETTE D AZIONE DELLE FORZE DI SOSTENTAMENTO Ps ED IL PESO Q NON COINCIDONO PIU IN TAL MODO ESSE PRODUCONO COPPIE CHE DANNO UN MOTO DI ROLLIO OPPOSTO AL PRECEDENTE SU ALCUNI ELICOTTERI CHE HANNO PROBLEMI DI CENTRAGGIO IL ROTORE DI CODA NON GIACE SUL PIANO VERTICALE MA E INCLINATO VERSO IL BASSO LA COMPONENTE To ORIZZONTALE HA FUNZIONE ANTICOPPIA LA COMPONENTE Tv VERTICALE PRODUCE RISPETTO AL BARICENTRO IL MOMENTO Tv x b CHE SERVE A CONTRASTARE I MOMENTI PICCHIANTI, MIGLIORANDO LA STABILITA LONGITUDINALE E FAVORENDO IL CENTRAGGIO DELL ELICOTTERO

6 DESCRIZIONE GENERALE DELLA TRASMISSIONE GLI ELEMENTI DELLA TRASMISSIONE SONO I SEGUENTI: ALBERO MOTORE / TRASMISSIONE PRINCIPALE / LINEA ROTORE DI CODA / SCATOLA ROTORE DI CODA N.B. MOLTO IMPORTANTE E LA PRESENZA DELLA RUOTA LIBERA CHE ENTRA IN FUNZIONE IN CASO DI AVARIA, INFATTI LA TRASMISSIONE TRA IL ROTORE PRINCIPALE E QUELLO DI CODA DEVE ESSERE SEMPRE GARANTITA ANCHE IN CASO DI PIANTATA DEL MOTORE

7 AGUSTA BELL 47 G (elicottero triposto) MOTORE: Franklin tipo 6V4-200-C3 a 6 cilindri contrapposti raffreddati ad aria POTENZA: 200 HP a 3100 giri/min VELOCITA DI CROCIERA: 121 Km/h VELOCITA MASSIMA: 146 Km/h AUTONOMIA MASSIMA: 366 Km PESO A VUOTO: 658 Kg

8 AGUSTA-BELL 47 G LA TRASMISSIONE PRINCIPALE Il motore è posizionato posteriormente alla cabina in posizione verticale direttamente sul motore è montata la trasmissione principale che contiene un riduttore a due planetari con un rapporto di riduzione complessivo di 9 a 1.

9 AGUSTA-BELL 47 G TRASMISSIONE ROTORE DI CODA L albero rotore di coda è costituito da 3 tratte in tubo di acciaio per consentire una maggiore flessibilità della coda in caso di carichi laterali La scatola ingranaggi rotore di coda ha un rapporto di riduzione di 2 a 1 ed un angolo di deviazione di 90

10 ROBINSON R 22 (elicottero biposto) MOTORE: Textron Lycoming O A a 4 cilindri disposti orizzontalmente, a presa diretta rafreddato ad aria CILINDRATA: 5915,7 cm3 POTENZA: 180 HP limitata a 145 HP VELOCITA MASSIMA: 189 Km/h VELOCITA DI CROCIERA: 154 Km/h AUTONOMIA :460 Km

11 R 22 LA TRASMISSIONE NUMERO DI GIRI MOTORE AL 100% = 2551 giri/min NUMERO DI GIRI ROTORE PRINCIPALE AL 100 % = 510 giri/min NUMERO DI GIRI ROTORE DI CODA AL 100% = 3268 giri/min La trasmissione del moto tra il motore e l albero della ruota libera avviene tramite due pulegge e due cinghie. All avviamento del motore le due cinghie non sono tirate e quindi non trasmettono il moto (per non fare ruotare i rotori all accensione). Per il tiraggio delle cinghie vi è un apposito attuatore. La trasmissione principale è costituita da due ingranaggi conici elicoidali che mi danno la riduzione dei giri da 2551 giri/min a 510 giri/min

12 R 22 TRASMISSIONE Il giunto flessibile a lamelle è costituito da un disco flessibile sottile generalmente di acciaio (che consente la flessibilità del giunto) al quale sono fissati l uno perpendicolarmente all altro i due bracci solidali agli alberi da collegare

13 AS 350 (6 POSTI) MOTORE: Arriel 2B motore a turbina POTENZA: 733 HP VELOCITA DI CROCIERA: 253 Km/h AUTONOMIA MEDIA: 666 Km

14 AS 350 ASSIEME MOTORE L ASSIEME MOTORE COMPRENDE ANCHE UN PRIMO RIDUTTORE DI VELOCITA INFATTI SI HANNO I SEGUENTI NUMERI DI GIRI DELLE VARIE PARTI DEL MOTORE : PRIMA TURBINA: RPM LA TURBINA DI POTENZA: RPM ALBERO DI UNIONE: RPM LA RUOTA LIBERA E POSIZIONATA ALL INTERNO DELLA RUOTA DENTATA CHE DA IL MOTO ALL ALBERO DI UNIONE

15 AS 350 TRASMISSIONE PRINCIPALE LA TRASMISSIONE PRINCIPALE E COMPOSTA: 1)Un modulo di riduzione epiciclica a 5 ingranaggi planetari con rapporto di trasmissione 4,33 2)Un modulo di riduzione conico con rapporto di trasmissione 3,59 2)Un modulo di lubrificazione NUMERO DI GIRI ROTORE PRINCIPALE= 394 rpm

16 AS 350 TRASMISSIONE ROTORE DI CODA L albero motore anteriore è fatto in acciaio poiché è collocato in una zona calda sotto l ugello di scarico del motore. L albero posteriore è più lungo e deve essere più leggero possibile quindi è fatto in dural La scatola di trasmissione di coda è formata da due ingranaggi di riduzione conici dentro un carter in lega leggera, gli ingranaggi sono lubrificati per sbattimento

17 AGUSTA-BELL 412 (14 POSTI) MOTORI: È dotato di due turbomotori a turbina libera modello PT6T tipo T-3B o T-6 costruiti dalla ditta PRATT&WHITNEY AIRCRAFT POTENZA= 900 HP VELOCITA MASSIMA= 231 Km/h VELOCITA DI CROCIERA= 185 Km/h AUTONOMIA MEDIA= 500 Km

18 AB 412 IL GRUPPO MOTORE Il gruppo motore è costituito dai due motori dalle 2 scatole di riduzione per gli accessori e dalla scatola di riduzione COMBINATRICE che ha il compito di unire le prese di moto dei due motori per ottenere un unica presa di moto.

19 AB 412 SCATOLA INGRANAGGI COMBINATRICE Le due ruote libere servono in caso di piantata dei motori se uno dei due si blocca l elicottero può essere controllato con l altro motore L albero di uscita dalla combinatrice ha una velocità di rpm

20 AB 412 GRUPPO DI TRASMISSIONE DEL MOTO ELENCO VELOCITA Albero motore-trasmissione= 6600 rpm Albero rotore principale= 324 rpm Presa di moto per rot. di coda= 4300 rpm Pompa olio trasmissione= 4498 rpm Presa di moto freno rotore= 8922 rpm

21 AB 412 TRASMISSIONE PRINCIPALE All interno della trasmissione un accoppiamento di ingranaggi conici elicoidali, e due stadi di ingranaggi a planetario provvedono alla riduzione del moto per trasmetterlo all albero del rotore principale.

22 AB 412 TRASMISSIONE DEL MOTO AL ROTORE DI CODA Gli alberi costituenti la trasmissione del rotore di coda sono in numero di 6 di cui 5 sono della stessa lunghezza, mentre quello installato in seconda posizione è più corto. Ciascun albero è costituito da un tubo di alluminio anodizzato alle cui estremità sono chiodati dei giunti dentati. Gli alberi sono sostenuti e collegati tra loro tramite 4 supporti di cui 3 sono fissati alla trave di coda e uno fissato alla piattaforma del vano del motore. Ciascun supporto è costituito da due giunti, uno flessibile anteriore e uno rigido posteriore calettati sull albero brocciato che a sua volta è installato sul cuscinetto a sfere.

23 AB 412 SCATOLA A 42 E A 90 SCATOLA A 42 FA VARIARE DI 42 LA DIREZIONE DELL ALBERO DI TRASMISSIONE ROTORE DI CODA, SENZA ALCUNA RIDUZIONE DELLA VELOCITA SCATOLA A 90 MONTATA SULLA SOMMITA DELLA DERIVA PROVVEDE A VARIARE DI 90 LA DIREZIONE DEL MOTO E RIDURRE DI 2,59:1 LA VELOCITA DI ROTAZIONE TRA L ALBERO DI ENTRATA E QUELLO DI USCITA

24 IL VOLO IN AUTOROTAZIONE IL FENOMENO DELL AUTOROTAZIONE RIVESTE LA MASSIMA IMPORTANZA PERCHE ASSICURA LA POSSIBILITA DI MANOVRA DELL ELICOTTERO, CONSENTENDO LA DISCESA A TERRA SENZA DANNI QUANDO PER UNA CAUSA QUALSIASI AVVIENE L ARRESTO DEL MOTORE DURANTE IL VOLO E NECESSARIO CHE IL ROTORE ABBIA LA POSSIBILTA DI GIRARE IN FOLLE (PER QUESTO E IMPORTANTE LA TRASMISSIONE) MANTENUTO IN ROTAZIONE DAL FLUSSO D ARIA CHE LO INVESTE DAL BASSO VERSO L ALTO, GENERANDO IN TAL MODO LA FORZA SOSTENITRICE. DURANTE L AUTOROTAZIONE IL MOTORE RISULTA INCLINATO ALL IDIETRO E LE PALE GIRANO NELLO STESSO VERSO CHE IMPRIMEREBBE IL MOTORE, INOLTRE LA COPPIA DI REAZIONE E OVVIAMENTE NULLA. LA VELOCITA PIU OPPORTUNA PER LA DISCESA IN AUTOROTAZIONE RISULTA ESSERE Km/h.