Università degli studi di Bologna

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1 Università degli studi di Bologna FACOLTA DI INGEGNERIA Corso di laurea in ingegneria meccanica sede di Forlì Elaborato finale di laurea in Disegno tecnico industriale STUDIO DI UN SISTEMA DI LANCIO DI UN PARACADUTE DI EMERGENZA PER AEREI ULTRALEGGERI Candidato Capacci Fabio Relatore Prof. ing. Piancastelli Luca Anno accademico 2006/2007 Sessione III 1

2 Studio e dimensionamento di massima di un sistema di recupero per aerei ultraleggeri, con un paracadute che funzioni il più velocemente possibile, in quanto la maggior parte degli incidenti avviene vicino al suolo, al decollo o all atterraggio. Massima velocità di apertura del paracadute 2

3 Massa aereo Velocità di discesa in sicurezza 600 kg 3 m/s (10 km/h) 3

4 PARACADUTE COMMERCIALE G11-A Già utilizzato per il recupero dalla vite (spin recovery) del F22/F15/F16/F4 (Circolare piatto) Materiale Nylon Peso paracadute 32 kg 4

5 DEPLOYMENT BAG Lunghezza Diametro 800 mm 370 mm Esternamente avvolta dal Nomex (materiale ignifugo) che la protegge. 5

6 SHOCK CORD AGGANCI NYLON TUBOLARE AVVOLTO DAL NOMEX 2 LONG U-BOLT AISI Larghezza Lunghezza 50 mm 40 m 1 MOSCHETTONE EN

7 Cartuccia Lunghezza Diametro interno Diametro esterno Diametro innesco 245 mm 46 mm 50 mm 6 mm Materiale bossolo Acciaio 300M Carica esplosiva 590 g polvere Nera 354 g polvere Cheddite 7

8 Mortaio Lunghezza Diametro interno Diametro esterno 800 mm 370 mm 382 mm Massa mortaio Materiale mortaio kg Acciaio Fe420 8

9 Meccanismo di sparo 9

10 Complessivo del sistema balistico Cavo acciaio 10

11 Riassumendo Pressione all uscita del mortaio 15 bar Velocità max paracadute all uscita 600 km/h N.B. In questo dimensionamento non ho fatto un vero e proprio calcolo aerodinamico e ho trascurato tutti gli attriti. N.B. Questo sistema ha ovvi problemi di sicurezza legati alla presenza di polvere pirica. 11

12 Dopo questo dimensionamento di massima del sistema balistico, partendo dai risultati ottenuti ho studiato e progettato un sistema di tipo pneumatico (meno pericoloso) 12

13 Mortaio Lunghezza Diametro interno Diametro esterno Massa mortaio Materiale mortaio 1085 mm 370 mm 379 mm 14 kg Acciaio Fe420 13

14 Mortaio (sezione) Raggio 185 mm Spessore 4.5 mm Pressione 200 bar Camera di pressione 14

15 Controllo del sistema 15

16 T commerciale 16

17 Manometro Variante 250 bar + psi T commerciale Attacco per compressore Attacco GAS Norme UNI EN Bomboletta di ripristino 17

18 Leva di emergenza 18

19 Leva di emergenza 19

20 N.B. 20

21 F = Pcamera * Area = N Fune ad U D = 20 mm Frottura = N N.B. Per gli agganci del paracadute alla fusoliera e la shock cord utilizzo sia per il sistema balistico che per il sistema pneumatico i medesimi in quanto gli sforzi in gioco sono circa gli stessi. 21

22 Complessivo del sistema pneumatico Si consiglia l installazione del paracadute in coda e non nel baricentro del velivolo, per migliorare le prestazioni del sistema (ulteriore miglioramento della velocità di deployment) 22

23 Schematizzazione del funzionamento 1. Sparo 2. Apertura deployment bag 3. Estensione del paracadute 4. Distacco deployment bag 23

24 Principali Vantaggi E possibile realizzare un paracadute di emergenza ad altissime prestazioni (tempo < 0.5 s) utilizzando componenti e materiali commerciali. Le prestazioni dei sistemi progettati sono almeno a livello progettuale nettamente superiori a quelle dei sistemi presenti sul mercato garantendo oltre ad una velocità di discesa molto bassa (10 km/h) anche tempi di intervento di un ordine di grandezza inferiore rispetto a quanto esiste sul mercato. 24

25 Principali Svantaggi Il paracadute risulta essere piuttosto pesante (50 kg) anche se c è da dire che in questa tesi è stato dimensionato per la categoria americana FAA Super Light (600 kg max) e non per la categoria italiana di ultraleggeri (450 kg max). Il paracadute funziona bene solo a basse velocità (< 100 km/h) pena la rottura della shock cord. Per velocità superiori e quote elevate bisognerà prevedere un sistema di deployment alternativo che non spari tutto il paracadute ma solo un paracadute pilota e quindi sarà necessario un ulteriore aggravio dei pesi. 25