Nome Cognome Matricola Esercitazione N. 1 Grandezza Simbolo Unità di Misura Nome dell unità di dimensionale misura

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1 R. BARBONI FONDAMENTI DI AEROSPAZIALE 1 Nome : Cognome: Matricola: Esercitazione N. 1 1) Scrivere il simbolo dimensionale e l unità di misura, precisandone il nome, delle grandezze in tabella nei due sistemi di misura: 1a) sistema tecnico (S.T.); 1b) nel sistema internazionale (S.I.). 1a) nel sistema tecnico: Grandezza Lunghezza Forza Tempo Simbolo dimensionale Unità di Misura Nome dell unità di misura 1b) nel sistema internazionale (SI) Grandezza Simbolo dimensionale Unità di Misura Lunghezza Massa Tempo Nome dell unità di misura 2) Fare nel Sistema Tecnico (S.T.) e nel sistema internazionale (S.I.) l analisi dimensionale e precisare le unità di misura (U.M.) ed il fattore di conversione 1 f dal S.T. al S.I. delle grandezze di tabella: 1 Il fattore di conversione f da un valore a espresso in una certa unità di misura ad un valore x espresso in un altra unità di misura è un numero tale che x=f a. Così se si vuole conoscere il valore x in centimetri della quantità a=10 m, poiché 100 cm = 1 m dalla proporzione: 100 (cm) : 1(m) = x (cm) : a (m) x=100 (cm) a (m) / 1 (m)=100 a= f a = cm I fattori di conversione sono riportati in varie tabelle dell App.III del libro Fondamenti di Aerospaziale ed utilizzate interpretando la 1 riga come unità di misura corrispondente ad x e la 1 colonna come unità di misura corrispondente ad a.

2 2 R. BARBONI ESERCITAZIONE N. 2 Sistema Tecnico (S.I.) Grandezza An.Dim. U.M. An.Dim. U.M. Forza Pressione Momento mecc. Lavoro Peso specifico Massa Volumica f 3) Indicare per i simboli delle unità di misura della tabella la relativa grandezza, denominazione e sistema di misura (S.M.) in cui si impiega: Simbolo Grandezza Denominazione S.M. m m/s ft N Pa N/m 2 k psi kn in 2 4) Si riporti il peso W in kgf ed in N delle grandezze di tabella e si indichi quanto rispetto all aria pesano le altre grandezze (a parità di volume). S.I. Grandezza 1 litro acqua 1 m 3 aria 1 cm 3 acciaio Volume (m 3 ) Peso spec. γ (N/m 3 ) Peso W (N) Rapporti γ /γ aria Grandezza 1 litro acqua 1 m 3 aria 1 cm 3 acciaio Volume (cm 3 ) S.T. Peso spec. γ (kg/cm 3 ) Peso W (kg) Rapporti γ /γ aria

3 R. BARBONI FONDAMENTI DI AEROSPAZIALE 3 5) Un corpo di massa m=70 kg è posto sulla superficie lunare dove l accelerazione di gravità è: g=1,623m s 2. Si esprima il suo peso nei sistemi: internazionale (S.I.), tecnico (S.T.) e britannico (S.B.). S.I. S.T. S.B.(fps) S.B.(fss) 6) Fare l analisi dimensionale nel S.I. delle quantità di tabella: Grandezza Simbolo Analisi dimensionale Massa volumica ρ Temperatura T Costante universale dei gas R Peso molecolare M RT x ρ M Pressione p 7) Completare la seguente tabella con gli opportuni valori della temperatura nelle cinque scale più note [Celsius ( C), Fahrenheit ( F), Rèaumur ( r), Kelvin (K), Rankine( R)]: ( C) ( F) ( r) (K) ( R) ,15 100

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5 R. BARBONI FONDAMENTI DI AEROSPAZIALE 1 Nome : Cognome: Matricola: Esercitazione N. 2 1) Un parallelepipedo di legno avente lati a=1m, b=1m ed altezza h=10 cm viene immerso in acqua. Sapendo che la massa volumica del legno utilizzato è ρ 1egno =400 Kg/m 3, si determini l altezza h 1 della parte sommersa. h 1 = h=10cm b=1m a=1m 2) Un pallone sferico, non riempito di gas, pesa con il carico a bordo W P =1.000N. Utilizzando come gas l idrogeno (peso specifico γ G =0,09 kgf/m 3 ), si calcoli: il volume minimo del pallone con relativo raggio ed il peso del gas necessario perché il pallone possa sollevarsi da terra dove la densità dell aria è ρ A =1,225 kg/m 3. V min = r = W gas = 3) Si calcolino, in base al modello dell atmosfera standard, fino alla quota di z=30km i seguenti valori dell atmosfera: A) temperatura T, B) pressione p, C) densità ρ, D) velocità del suono a. T = p = ρ = a =

6 2 R. BARBONI ESERCITAZIONE N. 2 4) Si consideri un pallone aerostatico di volume V=1, litri, peso dell involucro-pallone sgonfio+gondola+passeggeri+strumenti W P =7.000 N, che viene riempito con elio avente densità pari a ρ G =0,178 Kg/m 3. Assumendo la seguente legge di variazione con la quota z (espressa in km dal momento che l esponenziale nella (4.1) è un numero puro il cui valore 0,12 è tale solo se z è espresso in km) della densità dell atmosfera: (4.1) ρ = ρ 0 e ( 0,12z) = 1,225 e ( 0,12z) kg/m 3 e che il volume del pallone rimanga costante e l aria sia ferma, si determini: 4a) la quota alla quale il pallone non è più in grado di salire. 4b) la quota a cui si trova quando, trascurando la resistenza aerodinamica, il pallone ha una accelerazione ascensionale a =1m/s 2.

7 R. BARBONI FONDAMENTI DI AEROSPAZIALE 1 Nome : Cognome: Matricola: Esercitazione N. 3 1) Si indichino i pesi caratteristici di un velivolo illustrandone brevemente il significato e si riporti qualche loro valore percentuale (rapportato al MTOW) per un velivolo commerciale. 2) Affinché un velivolo possa essere adibito a trasporto passeggeri deve ottenere un certificato di aeronavigabilità e se la risposta è affermativa, indicare da chi.

8 2 R. BARBONI ESERCITAZIONE N. 3 3)-Indicando con b l apertura alare, con c la corda, con S la superficie alare e con Λ l angolo di freccia, l allungamento alare λè definito come: 2 b λ= Sc 2 b λ= λ= c S 4)- Per un tipico aereo di linea, quale e/o quali delle seguenti affermazioni è corretta? L impennaggio orizzontale è totalmente fisso. L impennaggio orizzontale è completamente mobile. L impennaggio orizzontale è composto da una parte fissa ed da una parte mobile. 5)- Definire l angolo di calettamento per un ala finita ed in base a tale definizione illustrare la differenza tra svergolamento geometrico e svergolamento aerodinamico:

9 R. BARBONI FONDAMENTI DI AEROSPAZIALE 1 Nome : Cognome: Matricola: Esercitazione N. 4 1) Si consideri un velivolo che si muove a velocità costante V= 360 km/h alla quota di z = 3.000m, [dove 1 : T=269 K; p=7, N/m²; R= 8,314 J/(mol K) (costante universale dei gas); a=329 m/s (velocità del suono); ρ=0,909 kg/m 3 ] dotato di un condotto di presa d aria a simmetria cilindrica e sezione variabile, come mostrato in figura. L=3 m V = d 1 =0,5 m d G =0,4 m d 1 =0,5 m Si calcoli: a) la pressione p G e la velocità V G del flusso nella sezione di gola; b) la portata di massa dm/dt nel condotto. p G = V G = dm/dt = 2) Qual è il massimo valore di C p per un flusso incompressibile? C p = 1 Alcune grandezze assegnate nel compito sono ridondanti e non vengono utilizzate nei conti. Questo per allenare lo studente a prendere in considerazione solo le grandezze necessarie ai calcoli richiesti.

10 2 R. BARBONI ESERCITAZIONE N. 4 3) Come è definito l angolo di incidenza α per un profilo alare? 4) A quale fenomeno è dovuta la resistenza di forma? 5) Un profilo alare ha angolo di portanza nulla α L=0 = 2 e c LMax = 1,5. Assumendo per la portanza un gradiente di portanza k 0 = 5,7 rad 1 e per il calcolo del coefficiente di resistenza: c DL=0 = 0,005 e k =0,01: 5a) si disegni per punti la polare del profilo; 5b) si determini il valore dell efficienza massima; 5c) si calcoli il valore dell incidenza a cui si ha la massima efficienza. 6) Determinare l angolo di portanza nulla α L=0 per un profilo alare (con gradiente di portanza k 0 = 5,7 rad 1 ) che per α = 6 presenta un coefficiente di portanza pari a C L = 0,7. α L=0 = 7) Quale delle seguenti affermazioni risulta corretta? L utilizzo dei flaps Si riduce l angolo di L aumento di curvatura consente di aumentare portanza nulla senza genera un anticipo la portanza e di alterare il gradiente di dello stallo diminuire la resistenza portanza

11 R. BARBONI FONDAMENTI DI AEROSPAZIALE 1 Nome : Cognome: Matricola: Esercitazione N. 5 1) Qual è la funzione di una presa d aria? 2) In cosa differisce un turbogetto da un turbogetto a doppio flusso ( detto anche turbofan )? 3) Descrivere il funzionamento di un autoreattore (detto anche ramjet ) precisandone il campo di utilizzazione.

12 2 R. BARBONI ESERCITAZIONE N. 5 4) La presa d aria a sezione circolare di un turboreattore ha un raggio R=0,5 m. Sapendo che il velivolo vola a M=0,6 e la velocità dei gas di scarico è U=400m/s, si determini la spinta alla quota di m. T = 5) Si calcoli la sezione di uscita dell ugello di scarico di un turbogetto che vola alla quota z=10 km con velocità V=900 km/h affinché si abbia una spinta T = 22,5 kn, sapendo che nella sezione di uscita il flusso ha le seguenti caratteristiche: U=1.000m/s, T = 600 K, R g =287 J/(kg K) (costante dei gas espulsi), pressione p(z) pari a quella esterna. Si consideri il flusso in uscita come un gas perfetto ritenendo valida la legge p/ρt=r g che lega pressione p, densità ρ, temperatura T. Su = 6) Scrivere l'espressione della spinta e del rendimento propulsivo di un endoreattore. 7) Rappresentare graficamente nel piano T D,V come varia la spinta disponibile T D con la quota. T D V

13 R. BARBONI FONDAMENTI DI AEROSPAZIALE 3 8) Rappresentare graficamente nel piano P D,V come varia la potenza disponibile P D con la quota. P D V 9) Calcolare la velocità U del flusso dei gas combusti in un endoreattore quando si utilizza un propellente con impulso specifico I sp =300 s. U =