Presa dinamica. Istituto Tecnico G. P. Chironi - Nuoro - A.S. 2012/2013. Insegnamento di Aerotecnica e Costruzioni Aeronautiche

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1 Presa dinamica Istituto Tecnico G. P. Chironi - Nuoro - A.S. 2012/2013 Insegnamento di Aerotecnica e Costruzioni Aeronautiche Prof. Giuliano Settore Deledda Tecnologico Indirizzo Trasporti e Logistica Articolazione Conduzione del Mezzo - Opzione Conduzione del mezzo Aereo

2 Presa dinamica: generalità La presa dinamica (in inglese inlet o air intake) è il primo componente che il flusso d'aria incontra nella sua evoluzione all'interno del propulsore. Il compito della presa dinamica è quello di preparare adeguatamente il flusso in modo che possa essere poi elaborato dal compressore. Nel caso del ramjet, il flusso assume condizioni idonee all'immissione diretta in camera di combustione. I compiti principali sono: Rallentare il flusso dal Mach di crociera fino a M = ; Aumentare la pressione. 2/11

3 Presa dinamica: generalità La presa dinamica presenta caratteristiche differenti a seconda che elabori un flusso subsonico o supersonico. Nel proseguo saranno studiate solamente le prese d'aria subsoniche in condizioni ideali. Dal punto di vista generale, si tratta di un condotto dove fluisce, in condizioni stazione, una portata d'aria adeguata alle richieste del propulsore. Nel caso subsonico consiste in un condotto divergente. Le condizioni di progetto della presa dinamica sono quelle relative al volo di crociera dell'aereo in termini di quota e Mach. 3/11

4 Presa dinamica: geometria 0 1 Schema della presa dinamica a 0 1 M 0 Compressore T 1 0 S 4/11

5 Presa dinamica: modello Per poter effettuare delle valutazioni numeriche partiamo dalle seguenti considerazioni: Modello di atmosfera standard per la determinazione delle condizioni in quota; Sezione di cattura pari alla sezione d'ingresso: in questo modo il Mach di crociera coincide con quello in ingresso alla presa d'aria; Ipotesi forte: Il flusso in uscita dalla presa dinamica è quasi fermo, quindi, le condizioni di pressione e temperatura corrispondono a quelle di ristagno; Il rallentamento del flusso nella presa d'aria è una trasformazione isentropica. 5/11

6 Presa dinamica: calcolo delle prestazioni a Sezione di cattura 0 1 T Compressore 1 0 S Sezione d'ingresso Sezione d'uscita 6/11

7 Presa dinamica: calcolo delle prestazioni Per calcolare le prestazioni occorre determinare pressione e temperatura nelle stazioni 0 e 1. Condizioni nella stazione 0 : T Dalla quota di volo si determinano pressione e temperatura (statiche); Condizioni nella stazione 1 : 1 0 S Dalla conservazione dell'energia totale si calcola la temperatura (di ristagno) al Mach di volo ; Nell'ipotesi di rallentamento isentropico si calcola la pressione. 7/11

8 Presa dinamica: calcolo delle prestazioni Esempio: Studiare una presa dinamica subsonica che operi in condizioni di progetto alla quota di 6000 m e M = 0.85 la quale sia in grado di elaborare una portata di 100 kg/s d'aria. Condizioni in quota: Dalle tabelle dell'aria tipo si ha: Temperatura = C (249,15 K) Pressione = 472,2 mbar Densità = 0,66 kg/m 3 T 1 = = 249,15 K 472,2mbar ρ 0 = 0,66kg/ m 3 0 S 8/11

9 Presa dinamica: calcolo delle prestazioni Condizioni in uscita dalla presa dinamica: =1+ γ 1 2 M 2 0 T =( ) γ γ 1 1 = = 285,15 K 757,3 mbar 0 S 9/11

10 Presa dinamica: esercizi proposti Lo studente rimuova l'ipotesi forte e consideri il flusso in uscita dalla presa d'aria con M = 0.4. Calcolare la temperatura e la velocità all'ingresso del compressore: Suggerimento: La temperatura di ristagno rappresenta l'energia totale del flusso che non varia all'interno del componente. (Risposte: = 276,4 K, V 1 = m/s) Determinare l'area d'ingresso della presa dinamica. Suggerimento: Si ricordi l'espressione della portata in massa. (Risposte: A 1 = 0,563 m 2 ) 10/11

11 Presa dinamica: quesiti proposti Caratterizzare la presa dinamica in termini di posizione rispetto agli altri componenti del motore e funzione. Illustrare il modello matematico che è stato adottato per studiare la presa dinamica. Illustrare l'ipotesi forte formulata per studiare la presa d'aria e spiegare cosa comporta. Tracciare nel piano s-t l'evoluzione del flusso attraverso la presa dinamica. 11/11