STUDIO DI FATTIBILITA DI UN ULTRALEGGERO AVENTE LE CARATTERISTICHE AERODINAMICHE DEL MACCHI 205

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Viola Capasso
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1 Università degli Studi di Bologna FACOLTA DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Disegno Tecnico Industriale STUDIO DI FATTIBILITA DI UN ULTRALEGGERO AVENTE LE CARATTERISTICHE AERODINAMICHE DEL MACCHI 205 Tesi di laurea di: Pietro Sternativo Relatore: Chiar.mo Prof. Ing. Luca Piancastelli Correlatori: Chiar.mo Prof. Ing. Gianni Caligiana Chiar.mo Prof. Ing. Alfredo Liverani Anno Accademico

2 Obiettivi: 1. Forma esterna dell aeroplano identica a quella del Macchi Massa complessiva non superiore ai 450 kg, come previsto dal D.M. n 106 riguardante l omologazione degli ULM. 3. Pienamente acrobatico con una sola persona a bordo (massa complessiva massima a pieno carico 370 kg). 4. Non acrobatico con due persone a bordo (450 kg).

La nuova fusoliera Caratteristiche (identiche al MC 205 V): Apertura alare = 10,58 m Superficie alare = 16,8 m² Lunghezza ala destra = 4,321m Lunghezza ala sinistra = 4,521m Lunghezza

3 La nuova fusoliera Caratteristiche (identiche al MC 205 V): Apertura alare = 10,58 m Superficie alare = 16,8 m² Lunghezza ala destra = 4,321m Lunghezza ala sinistra = 4,521m Lunghezza totale = 8,84 m Altezza = 3,03 m La forma esterna e la geometria rimangono le stesse dell aeroplano originale. Peso a pieno carico con 2 persone a bordo = 450 kg Velocità max.= 280 km/h

4 Macchi 205 V monoposto Macchi 205 ulm biposto pilota e passeggero pilota e bagagliaio

5 Seggiolino per pilota e passeggero componenti: Poggiatesta in policarbonato Sedile in policarbonato Cintura in poliuretano (per il passeggero a due punti) Telaio in alluminio

6 Strumentazione elettronica Contagiri digitale Strumentazione completa Unico dispositivo

7 Comandi di volo La barra di comando ad aste muove gli alettoni e gli equilibratori La pedaliera muove il timone di coda ed aziona le pompe dei freni

Motore Yamaha R1 Motore: 4 tempi, 4 cilindri in linea inclinati in avanti. Cilindrata: 998 CC. Potenza max.: 132 kw (180 CV) a 12.500 giri/min. Coppia max.: 110,1 Nm (11,2 kg-m) a 10.500 giri/min. Alimentazione: iniezione elettronica.

8 Motore Yamaha R1 Motore: 4 tempi, 4 cilindri in linea inclinati in avanti. Cilindrata: 998 CC. Potenza max.: 132 kw (180 CV) a giri/min. Coppia max.: 110,1 Nm (11,2 kg-m) a giri/min. Alimentazione: iniezione elettronica. Frizione: dischi multipli in bagno d olio. Trasmissione: 6 marce in presa costante. Motore commerciale con il miglior rapporto peso/potenza (buona affidabilità) La ruota posteriore della moto in VI marcia alla max velocità ha lo stesso numero di giri dell elica (2800 rpm) Trasmissione finale: catena. Catena: passo 530, maglie 120 ( carico di rottura 36,7 kn, tensione della catena 20-25mm). tipo O-Ring. Corona: 45 denti. Pignone: 17 denti. Massa tot.: 80 kg compreso radiatore con liquido refrigerante, olio lubrificante e batteria.

9 Carrello di atterraggio Componenti: 1. Sistema di sicurezza 2. Scatola di ancoraggio 3. Perno 4. Viti 5. Molle 6. Anello di ancoraggio 7. Gamba 8. Kit forcella-ruota

10 Leva azionamento carrello Cavetto in acciaio: trefolo da 114 fili più anima con una sigma di rottura di 1770 N/mm², un carico di circa 19,6 kn e coeff.te sicurezza =2,5. forza da esercitare sulla leva per l azionamento = 130 N.

11 Forze che agiscono sul carrello (atterraggio d emergenza sec. FAR 23) = Angolo stallo del profilo alare = 12 = Angolo caratt.co del carrello =10 Fy = 2.5 M g Fx = 0,65 Fy M = 450 kg R = [Fx²+Fy²] Rx = [Fx²+Fy²] * Sin [10/180 * ] Ry = [Fx²+Fy²] * Cos [10/180 * ]

12 Dimensionamento e verifica della gamba dimensionamento verifica Tubolare: Lunghezza = 1293 mm Dest = 48,3 mm Spessore = 1,5 mm Dint = 45,3 mm MomentoRx = Rx * Lunghezza WRx = modulo di resistenza = 2502,75mm³ SigmaMomentoRx = MomentoRx/WRx Sigma Ry = Ry/Area SigmaTot = SigmaMomentoRx+SigmaRy Sigma tot.= 990 MPa Materiale utilizzato: acciaio 300M r = 2100 MPa s = 1700 MPa n = 1,5 Sigma amm.le = s / n = 1400MPa Sigma tot. Sigma amm.le ( y coincide con asse gamba carrello, -x direzione moto)

13 Atterraggio con imbardata Imbardata = rotazione dell aeroplano attorno al suo asse verticale baricentrico L utile = 1475 mm angolo di imbardata = 8 Rz = Fz * Sin [8/180*Pi] MomentoRz = Rz/ WRz WRz = 2502,75 mm³ SigmaMom.Rz=Mom.Rz/WRz=470 MPa Sigma Mom.RzSigma amm.le

14 Ottimizzazione diametro perno e viti di ancoraggio Z Dperno ottimo = 15 mm D viti di ancoraggio = 8mm Z massa perno X=D diametro est. perno X = diametro esterno del perno Y = fattore moltiplicativo per il diametro interno Z = massa Y Y*D = diametro int. perno

15 Scatola di ancoraggio

16 Castello motore Il castello motore è costituito da due ordinate rinforzate. Ordinata zero rinforzata Ordinata rinforzata

17 Posizionamento motore Motore ancorato tra le due ordinate.

18 Trasmissione trasmissione particolare catena

19 Dimensionamento alberi di Pignone: Fattore sicurezza = 1,2 ncrit albe.pig.= Fattore sicurezza* npig. ω d Elica: ω 2 π = 60 n pignone crit. alb. pignone = 1198 crit. alb. pignone ω crit. alb. pignone alb. vel. = π 2 π = 60 n elica crit. alb. elica = 351 L 10 rad s trasmissione rad s 2 Massa totale 2 alberi Lung. alb. vel. d crit. alb. elica ω π Ottimizzazione: 10 crit. alb. elica alb. lento. = 2 Lung. alb.pig.=528 mm L 10 2 d alb.pig.= 26 mm d alb.elica = 26 mm

20 Verifica Albero pignone = tubo Dest.= 42,4mm Spessore = 2,6mm Albero elica = tubo Dest.= 76,1mm Spessore = 2,9mm σ σ Fless Fcritico + σ σ Norm NCritico 2 τ + τ tors tcritico 2 = 1 n 2 n = coeff.te sicurezza = 2,5 Cuscinetti: Durata in milioni di giri (99% affidabilità): L 1a = a a 1 23 C P p pignone: SKF sigla (con durata prevista di 800 milioni di giri) elica: SKF sigla (con durata prevista di 1700 milioni di giri) Peso totale trasmissione circa 7,20 kg

21 Conclusioni Sono stati raggiunti tutti gli obiettivi prefissati. Allestimento completo con una massa totale di circa 410 kg, grazie ad una scelta opportuna dei materiali. Possibili sviluppi: Miglioramenti sulla scatola di ancoraggio del carrello mediante modifica geometrica. Possibile collocazione del motore vicino elica, con rinforzo piano di coda.

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