Meccanica del Volo. Il Volo in Salita. Prof. Giuliano Deledda

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1 Meccanica del Volo Prof. Giuliano Deledda Istituto Tecnico G. P. Chironi - Nuoro Indirizzo Trasporti e Logistica - Conduzione del Mezzo Aereo 21 marzo 2014 Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15

2 1 Applicazioni 2 Riferimenti Bibliografia e Sitografia consultata Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15

3 Argomenti Trattati 1 Applicazioni 2 Riferimenti Bibliografia e Sitografia consultata Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15

4 Definizioni: Gradiente di salita: rapporto tra la quota guadagnata e la distanza orizzontale coperta espressa in percentuale, oppure rapporto tra la velocità ascensionale (R/C) e la velocità orizzontale U entrambe espresse in feet/min; Angolo di rampa (γ): inclinazione della traiettoria di salita rispetto all orizzontale. Durante il decollo il superamento degli ostacoli è di fondamentale importanza, pertanto il minimo gradiente di salita è uno dei requisiti predominanti durante il decollo, mentre il rateo di salita, dal quale dipende il tempo impiegato per raggiungere una certa quota è di secondaria importanza. Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15

5 Forze Agenti Studieremo una salita stazionaria (volo rettilineo uniforme su traiettoria inclinata). ρ0 TAS = CAS (1) ρ z Una salita a TAS costante implica una graduale riduzione della CAS. Durante la salita per una data IAS: La spinta richiesta è maggiore rispetto al volo livellato in quanto deve controbilanciare anche una parte del peso (W sin(γ)) che agisce lungo la direzione della resistenza aerodinamica; La portanza richiesta è minore rispetto al volo livellato in quanto deve controbilanciare solo una parte del peso (W cos(γ)). Per angoli di rampa inferiori ai 15 si può porre L W. Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15

6 Forze Agenti Equazioni vettoriali del moto: Equazioni scalari (in assi vento) del moto: L + D + T + W = 0 (2) L = W cos(γ) (3) T = D + W sin(γ) (4) La salita di un aeroplano è determinata dall eccesso di spinta disponibile rispetto alla resistenza e dall eccesso di potenza disponibile rispetto a quella richiesta. Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15

7 Forze Agenti Figura 1: Forze agenti durante la salita: diagramma vettoriale. Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15

8 Condizioni di Interesse Condizioni che influenzano la salita: Quota: all aumentare della quota si riduce la densità e quindi la spinta erogata dal propulsore, quindi sia il gradiente di salita che il rateo di salita si riducono. Peso: Un aereo più pesante, a parità di altre condizioni, deve volare ad una velocità maggiore per sviluppare abbastanza portanza per sostenere l aereo. L aumento della portanza causa un aumento della resistenza totale e quindi una riduzione dell eccesso di spinta disponibile e conseguentemente la riduzione dell angolo di rampa. Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15

9 Condizioni di Interesse Vento: La presenza di vento non ha effetto sul R/C. In presenza di vento di prua la GS si riduce rispetto alla TAS riducendo la distanza percorsa in orizzontale e aumentando il gradiente di salita rispetto al caso di aria immobile (still air). Flap: I flap estesi causano un aumento della L ma anche un corrispondente aumento della D a cui corrisponde una riduzione delle prestazioni in salita (gradiente di salita, R/C) e un aumento della spinta richiesta. Il rientro dei flap causa una perdita di portanza e quindi di quota se il pilota non compensasse con un corrispondente incremento dell angolo di incidenza α; per questa ragione negli aerei di grosse dimensioni il rientro dei flap viene fatto per stadi oltre che incrementare la velocità ad un opportuno valore. Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15

10 Argomenti Trattati 1 Applicazioni 2 Riferimenti Bibliografia e Sitografia consultata Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15

11 Il gradiente di salita è stato definito come il rapporto tra la quota guadagnata e la distanza orizzontale percorsa, si tratta, quindi, di un parametro geometrico corrispondente tan(γ) (ad esempio se γ = 3 allora il gradiente di salita è pari al 5.2%). A IAS costante: L angolo di incidenza rimane costante durante la salita, ma il gradiente di salita e l angolo di rampa si riducono. All aumentare della quota aumentano la TAS e la GS quindi il gradiente di salita si riduce. L aumento della TAS deve essere valutato attentamente al fine di evitare il superamento del massimo numero di Mach operativo. In presenza di vento di coda il gradiente di salita si riduce a causa dell aumento della distanza percorsa in orizzontale. Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15

12 Applicazioni Argomenti Trattati 1 Applicazioni 2 Riferimenti Bibliografia e Sitografia consultata Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15

13 Applicazioni Applicazioni di interesse Bimotore con un solo motore operativo: Calcolo del massimo peso consentito noto il minimo gradiente di salita. Calcolo del gradiente di salita note le condizioni operative (m, E, T ). Calcolo del R/C con unico motore operativo note le condizioni operative (m, T Tot av, T Req, TAS). Calcolo del gradiente di salita noti (T /W ) TO ed E. Calcolo della massa dell aereo consentita per assegnato gradiente di salita noti GOC e W. Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15

14 Riferimenti Bibliografia e Sitografia consultata Argomenti Trattati 1 Applicazioni 2 Riferimenti Bibliografia e Sitografia consultata Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15

15 Riferimenti Bibliografia e Sitografia consultata [1] Swatton, P. J. : Principles of Flight for Pilots. Wiley, United Kingdom, Prof. Giuliano Deledda Meccanica del Volo 21 marzo / 15