UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BOLOGNA MODELLAZIONE DELLE SUPERFICI DEL MACCHI C.205 V SEMIALA DESTRA E ABITACOLO

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BOLOGNA Facoltà di INGEGNERIA Corso di laurea in INGEGNERIA AEROSPAZIALE Tesi di laurea in Disegno Assistito al Calcolatore MODELLAZIONE DELLE SUPERFICI DEL MACCHI C.205 V SEMIALA DESTRA E ABITACOLO Candidato: ALESSANDRO ROSA Relatore: Prof. Ing. LUCA PIANCASTELLI Anno Accademico 2003/2004

2 SCOPO DELLA TESI Modellazione tridimensionale della semiala destra e dell abitacolo del C. 205 Veltro Successiva realizzazione del complessivo assemblando i diversi componenti Questo progetto si colloca nell ambito della realizzazione di una replica del caccia Macchi 205. Il modello tridimensionale consente, infatti, di procedere col disegno della struttura interna del velivolo ed inoltre di realizzare esemplari in scala per diversi scopi: prove in galleria del vento verifica accurata delle superfici versione radiocomandata

3 Disegni originali 205 V 356 vista frontale ed in pianta dell ala posizione di centine e longheroni lunghezze delle sezioni delle centine e lunghezza totale (compreso spessore rivestimento) orizzontale centine (giallo) Riferimenti per posizionamento relativo tra ala e fusoliera mezzeria velivolo (verde) asse longherone anteriore (rosso) linea base fusoliera (blu)

4 Disegni originali 205 V 213 Tabella delle quote verticali dei punti che definiscono il profilo delle diverse centine. Ogni quota ha due valori, uno per il dorso e l altro per il ventre. Le quote sono riferite alla linea orizzonatale di ciascuna centina e sono identificate da una lettera maiuscola da A a T. Le quote A-E e S-T sono diverse per ogni centina e sono riportate nei rispettivi disegni originali.

5 Il centro della circonferenza che approssima il profilo in prossimità del bordo d attacco appartiene alla retta tga tgb (in rosso). Questa stessa retta definisce lo svergolamento. Per le centine di cui mancano i disegni originali è stata usata una procedura di estrapolazione. Disegni originali

6 Modellazione semiala destra Per modellare la semiala si è proceduto inizialmente a: riprodurre su due schizzi la vista frontale ed in pianta realizzare un estrusione solida e posizionare i piani per le centine 3 26 Su ogni piano è stata disegnata la centina relativa, utilizzando una spline per unire i punti del dorso ed un altra per quelli del ventre.

7 Modellazione semiala destra Quasi tutte le centine hanno evidenziato punti di inflessione nella parte posteriore a minore curvatura, per cui sono state apportate adeguate modifiche alle quote originali per eliminare tali flessi. le modifiche si sono estese anche alle quote adiacenti ai punti di inflessione si è cercato di minimizzare il più possibile lo scostamento dalle misure originali

8 Modellazione semiala destra Una volta ultimati i disegni delle centine dalla 3 alla 26, si è proceduto alla costruzione di due curve guida, per il bordo d attacco e di uscita. Infine è stato realizzato un loft solido, ideale per il disegno della struttura interna, definita al netto dello spessore del rivestimento.

9 Modellazione semiala destra Il loft superficiale differisce da quello solido per l aggiunta dello spessore al bordo d attacco, costante per tutta l ala. Ciò ha permesso di rispettare la lunghezza delle centine riportata nella vista in pianta. Per le altre parti dell ala lo spessore non si mantiene costante e comunque non sempre viene riportato. L estremità della semiala è stata modellata attraverso la costruzione di due superfici di riempimento, una per il dorso ed una per il ventre.

10 Modellazione abitacolo Per la modellazione dell abitacolo sono disponibili vari disegni originali, relativi soprattutto al C.202 Folgore, predecessore del Veltro. Parabrezza frontale

11 Modellazione abitacolo Parte centrale Gobba posteriore

12 Modellazione abitacolo Per prima cosa è stata realizzata la parte posteriore, sfruttandone le relazioni con le ordinate di fusoliera riportate nel disegno originale. Sia la caratteristica gobba che la parte centrale dell abitacolo sono state ottenute realizzando un loft di superficie tra i due schizzi estremi di ciascuna parte. In entrambi i casi sono state utilizzate quattro curve guida.

13 Modellazione abitacolo Una volta modellata la parte centrale e quella posteriore dell abitacolo, si è proceduto alla rifilatura delle stesse, ottenendo così l intersezione con la fusoliera. È possibile confrontare il risultato parziale a cui si è giunti con alcune foto di esemplari di caccia Macchi. Le dimensioni esterne dell abitacolo sono identiche per entrambi i modelli dotati di motore tedesco. Macchi C.202

14 Modellazione abitacolo Particolare dell abitacolo di un Macchi 205 con insegne tedesche La caratteristica gobba era già presente sull originario C.200 Saetta, il quale prevedeva un abitacolo aperto (soluzione abbandonata per le versioni successive)

15 Modellazione abitacolo Per la realizzazione del parabrezza si è preferito usare una modellazione solida, per poi estrarre la superficie esterna. In particolare, per rappresentare i vetri laterali, sono stati eseguiti due tagli secondo piani simmetrici. Per concludere si riporta il risultato finale ottenuto dopo la rifilatura di tutte e tre le superfici con le quali si è modellato l abitacolo. Macchi C.205

16 Complessivo I riferimenti usati per l assemblaggio dei componenti sono: A. asse longherone anteriore B. linea base di fusoliera C. mezzeria velivolo L abitacolo ed il raccordo alafusoliera sono stati definiti nell assieme. L ogiva è stata accoppiata alla sezione più avanzata della fusoliera. I piani di coda sono stati importati in IGES ed accoppiati al resto del velivolo.

17 Complessivo Fusoliera Piani di coda Ogiva Raccordo ala fusoliera

18 Complessivo Una volta assemblati tutti i componenti si è ottenuto il modello illustrato nelle figure sottostanti. C.205 prima serie

19 Complessivo Vista frontale e laterale del modello, con indicate apertura alare e lunghezza

20 Conclusioni semiala solida necessaria per la realizzazione della struttura interna modello tridimensionale adatto a prototipazione virtuale disegni originali digitalizzati (ciò permette una consultazione molto più agevole) Sviluppi futuri: disegno della struttura interna realizzazione di modelli in scala per scopi diversi (ad esempio prove in galleria del vento, velivolo radiocomandato...) Modello importato nel software Cimatron che, oltre a simulare una procedura di lavorazione, può fornire in uscita il programma in codice da eseguire su una macchina utensile CNC

21 Caratteristiche ala originale: ala a sbalzo, rastremata in corda e spessore, con forma in pianta trapezoidale ad estremità raccordata struttura bilongherone a tralicci e centine di costruzione reticolare, rivestimento in lamiera ipersostentatori interamente metallici, alettoni con struttura metallica e rivestimento in tela diedro positivo e svergolamento negativo La lunghezza delle due semiali è diversa per compensare la coppia di reazione dell elica. semiala destra 5.19 m semiala sinistra 5.39 m ALA ORIGINALE

22 Progetto di una replica del Macchi 205 La struttura interna è stata riprogettata secondo tecniche più moderne ed efficienti, per semplificare la costruzione e ridurre la massa complessiva. Per quanto riguarda l ala, si è passati dalla struttura originale a tralicci ad una a semiguscio. Sono state calcolate le caratteristiche aerodinamiche dell ala originale attraverso un confronto con i dati relativi a oltre 4000 profili presenti in un database. STRUTTURA RIPROGETTATA

23 Progetto di una replica del Macchi 205 Per procedere al dimensionamento complessivo della struttura di questa replica, sono stati calcolati i carichi agenti sul velivolo e sono stati tracciati i diagrammi di manovra e di raffica. La distribuzione di portanza sulla semiala è stata approssimata con una distribuzione lineare, che sovrastima leggermente quella reale. L effetto della massa dell ala si ritiene trascurabile rispetto alla portanza. STRUTTURA RIPROGETTATA

24 Progetto di una replica del Macchi 205 ANALISI FEM Infine si è proceduto ad un analisi ad elementi finiti della struttura riprogettata; ciò ha comportato il disegno di un modello semplificato della semiala, da cui si è ricavato il cassone resistente. Il materiale scelto per questa replica è la lega di alluminio 2024-T3. Dall analisi sono stati ricavati gli spessori minimi dei vari elementi costituenti la struttura, tali da garantire la resistenza della stessa ai carichi applicati.

25 Progetto di una replica del Macchi 205 MOTORE Motore originale DB 605: 12 cilindri a V rovesciata, 35.7 litri potenza massima 1475 CV peso 780 Kg TBO 50 ore Il motore scelto per equipaggiare la replica è l Orenda OE600A, frutto di un progetto nuovo e finalizzato all impiego aeronautico: 8 cilindri a V 90, 8 litri potenza massima 600 CV peso 340 Kg TBO 1500 ore