Corso di PROGETTO GENERALE DEI VELIVOLI Determinazione del punto di progetto. Fabrizio Nicolosi

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1 orso di PROGETTO GENERALE DEI VELIVOLI Determinazione del punto di progetto Fabrizio Nicolosi 1

2 PROGETTO PRELIMINARE STIMA PRELIMINARE DEI PESI RIERA DEL 2

3 INPUT REQUISITI DI NORMATIVA REQUISITI DI SPEIFIA PROFILO DI MISSIONE DETERMINAZIONE PESI ONDIZIONI PUNTO DI PROGETTO TO OUTPUT /S /P T/ AR Lmax S AR PTO/TTO Lmax 3

4 4

5 REQUISITO > ONDIZIONE > RESTRIZIONE Velivolo a Getto Velivolo ad Elica 5

6 REQUISITI Velocità di stallo Lunghezza di decollo Lunghezza di atterraggio Prestazioni di salita Velocità di crociera o massima 6

7 7 ONDIZIONI ELIA GETTO wing TO TO TO S f P wing TO TO TO S f T

8 VELIVOLI AD ELIA 8

9 VELIVOLI A GETTO 9

10 STUDIO DEI REQUISITI E DELLE ONDIZIONI 10

11 DISTANZA DI DEOLLO Ipotesi 1 Spinta fornita dall impianto propulsivo simmetrica rispetto al piano di mezzeria del velivolo Ipotesi 2 Spinta fornita dall impianto propulsivo diretta parallelamente al suolo Equilibrio delle forze nella direzione orizzontale g dv T D µ r dt ( L) 11

12 DISTANZA DI DEOLLO FAR25 S ground g V V ρ LOFF STO LmaxTO 2 T S V 0.7 V LOFF Meccanica del Volo Parametro statistico TOP 25 σ S L max - TO TO T TO 12

13 DISTANZA DI DEOLLO FAR25 TOP 25 σ S L max - TO TO T TO 13

14 DISTANZA DI DEOLLO FAR25 Relazione statistica TOP 25 σ S L max - TO TO T TO ft S TO. 5 Field Length 37 TOP 25 lb 2 ft Si assegna T TO TO f S TO wing 14

15 DISTANZA DI DEOLLO FAR25 Lmax - TO 15

16 DISTANZA DI DEOLLO FAR25 16

17 DISTANZA DI DEOLLO FAR25 17

18 DISTANZA DI ATTERRAGGIO Equilibrio delle forze nella direzione orizzontale g dv Treverse D µ r dt ( L) S ground k V 2 2 TD SL 2 g Treverse + D + µ r ( L) V V TD S V 2 ground SL 18

19 DISTANZA DI ATTERRAGGIO FAR25 ft 2 kts S L 0. 3V 2 Field Length A 19

20 S L S L Field Length DISTANZA DI ATTERRAGGIO FAR25 2 ft S 0. 3V 2 L Field Length A kts S L S L SL 0.6 Field Length Field Length VA VA V V SL SL V V A A S L 0.85 S TO V SL ρ 2 S L L max L 20

21 DISTANZA DI ATTERRAGGIO FAR25 21

22 DISTANZA DI ATTERRAGGIO FAR25 22

23 23

24 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE REQUISITI DI NORMATIVA REQUISITI DI SPEIFIA 24

25 25 SALITA ONDIZIONI + γ γ sin cos D T L DV TV V R D T GR γ γ γ sin sin limb Gradient limb Rate L T D g

26 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE D D0 + 2 L π AR e??? 26

27 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE D0 La fase di salita di un velivolo avviene ad assetti elevati. << D parassita D indotto Le prestazioni di salita sono maggiormente influenzate dal termine indotto della resistenza aerodinamica. 27

28 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE D0 Un eventuale errore nella stima preliminare del D0 non comporta grandi problemi per la determinazione delle prestazioni di salita. Al più, ricavato il punto di progetto, è possibile reiterare il metodo esposto con un valore più preciso del coefficiente di resistenza parassita. 28

29 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE D 0 f S Area parassita: si determina su base statistica Superficie alare di riferimento: si assume un valore del carico alare sulla base dei dati di velivoli simili 29

30 SALITA VELIVOLO N passeggeri to [lb] to/s [psf] S [ft^2] AR Airbus A Airbus A Airbus A Airbus A Airbus A Boeing B Boeing B Boeing B Boeing B Boeing B Embraer ERJ McDonnel Douglas MD McDonnel Douglas MD

31 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE D 0 f S Stima Dei Pesi TO S wet 31

32 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE D 0 TO f S log S c + d log 10 wet 10 TO S wet 32

33 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE D 0 f S S wet f 33

34 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE D 0 f S log f a + b log S wet S wet f 34

35 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE D D0 + 2 L π AR e??? 35

36 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE AR L allungamento alare, da cui dipende il termine indotto della resistenza aerodinamica, viene assegnato su base statistica (dati velivoli simili). Il valore di AR ha un forte impatto sul peso delle strutture e quindi sul peso a vuoto operativo del velivolo: un AR maggiore comporta un maggiore peso delle strutture. 36

37 SALITA VELIVOLO N passeggeri to [lb] to/s [psf] S [ft^2] AR Airbus A Airbus A Airbus A Airbus A Airbus A Boeing B Boeing B Boeing B Boeing B Boeing B Embraer ERJ McDonnel Douglas MD McDonnel Douglas MD

38 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE D D0 + 2 L π AR e??? 38

39 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE e Il valore del fattore di Oswald deve essere assegnato sulla base di dati statistici. Tipicamente esso è compreso tra 0.80 e

40 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE onfig. pulita (no effetti compressibilità in fase di salita) onfig. decollo con carrello retratto onfig. decollo con carrello estratto onfig. atterraggio con carrello retratto onfig. atterraggio con carrello estratto D D D D0 D0 + D D0 D + D0 flap to D0 + D0 D0 flap to + + D0 flapl + 2 L π AR e 2 L + π AR e D0 gear D0 flap l + 2 L π AR e 40 to to 2 L + π AR e D0 gear 2 L π ARe l l

41 SALITA DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMIHE 41

42 42 SALITA ONDIZIONI + γ γ sin cos D T L DV TV V R D T GR γ γ γ sin sin limb Gradient limb Rate L T D g

43 43 SALITA ONDIZIONI - velivoli a getto D L T GR S D L T R L / / 1 ρ

44 SALITA REQUISITI DI NORMATIVA FAR25 44

45 SALITA REQUISITI DI NORMATIVA FAR25 45

46 SALITA 46

47 47 VELOITA DI ROIERA Ipotesi 1 Spinta fornita dall impianto propulsivo simmetrica rispetto al piano di mezzeria del velivolo Ipotesi 2 Spinta fornita dall impianto propulsivo diretta parallelamente al suolo Equilibrio delle forze D L S V T S V ρ ρ

48 48 VELOITA DI ROIERA velivoli a getto + e AR S V T S V L D D D L π ρ ρ cond cond D cond S e AR q S q T + π 1 0

49 VELOITA DI ROIERA velivoli a getto 49

50 VELOITA DI ROIERA velivoli a getto T cond D0 q S cond + q 1 π AR e S cond Serve una relazione nel piano ( T / ) ( ) TO / S TO T TO D0 q S TO TO cond + 1 q π ARe S TO cond TO T T TO cond cond TO Tipici valori TO cond T T cond TO 0.2 ( effetto quota effetto settaggio) 50

51 VELOITA DI ROIERA velivoli ad elica 51

52 RIERA DEL velivoli a getto 52

53 RIERA DEL velivoli a getto 53