Prof. Luigi Puccinelli IMPIANTI E SISTEMI AEROSPAZIALI

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1 Prof. Luigi Puccinelli IMPIANTI E SISTEMI AEROSPAZIALI

2 POTENZA TRASMESSA 2 Un impianto è costituito da componenti collegati fra loro. Nel collegamento avviene un trasferimento t di potenza esprimibile col prodotto di due grandezze, una intensiva i ed una estensiva. Le grandezze da prendere in considerazione dipendono dal particolare tipo di impianto.

3 POTENZA TRASMESSA Meccanica Velocità Forza W=v*F Meccanica Velocità Coppia W=ω*C angolare Elettrica Tensione Corrente W=V*I Idraulica Pressione Portata volumetrica W=p*Q Pneumatica Entalpia specifica Portata massica W=h*dm/dt

4 POTENZA TRASMESSA 4 Se si considera l accoppiamento fra un generatore di potenza ed un utilizzatore, in condizioni di equilibrio la potenza fornita dal generatore deve essere uguale a quella assorbita dall utilizzatore. Se il generatore fornisce potenza a più utilizzatori la potenza fornita deve essere uguale alla somma di quelle assorbite dagli utilizzatori.

5 POTENZA TRASMESSA 5 In un impianto che distribuisce potenza è necessario controllare il valore di uno dei due parametri che la definiscono. Se il generatore alimenta più utilizzatori per evitare interferenza fra il funzionamento dei vari componenti il parametro da controllare deve essere quello che definisce il potenziale.

6 Scelta della grandezza controllata Potenza in campo elettrico W=VI Per non avere interferenza fra le varie utenze occorre regolare la tensione I V

7 Controllo corrente / tensione 7 I V Interruttore aperto V = R I I = V/R W Tot = W L = V I = R I 2 W Tot = W L = V I = V 2 /R Interruttore chiuso V = R I/2 I L = V/R W Tot = V I = R I 2 /2 W L = V I = V 2 /R W = = RI 2 = V(2I)= 2 L V I/2 /4 W Tot 2V /R

8 Scelta della grandezza controllata Potenza in campo idraulico W=pQ Per non avere interferenza fra le varie utenze occorre regolare la pressione Q p

9 Dimensionamento di un impianto generatore di potenza 9 In un impianto per generazione di potenza occorre fissare il valore dalla grandezza controllata (Tensione o pressione) e stabilire il valore massimo di potenza che il generatore deve fornire. Il valore della grandezza controllata potrebbe essere ottimizzato di volta in volta,mainpraticavienesceltofrapochi valori per i quali sono già stati sviluppati i componenti.

10 Dimensionamento di un impianto generatore di potenza 10 La potenza massima che deve essere fornita dal gruppo digenerazione potrebbe essere stabilita semplicemente sommando le potenze massime assorbite da tutti gli utilizzatori. Questo presuppone che tutti gli utilizzatori funzionino contemporaneamente.

11 Dimensionamento di un impianto generatore di potenza 11 La potenza massima necessaria può essere ottimizzata considerando le utenze effettivamente utilizzate nelle varie fasi di volo, il tempo durante il quale vengono utilizzate. Si deve tener conto della possibilità di avere più generatori, delle potenze primarie rispetto a quelle secondarie, della possibilità di accumulo di energia.

12 Dimensionamento di un impianto generatore di potenza 12 Diagramma del carico in varie fasi di volo portando in ordinate l assorbimento richiesto in funzione del tempo di tale richiesta Assorbime ento [A] Tempo [min]

13 Dimensionamento di un impianto generatore di potenza Sovrapposizione dell analisi per varie fasi di volo Ragionamenti i in base alla forma dell inviluppo, il tenendo conto della possibilità di più generatori e di accumuli di energia Assorbimen nto [A] Tempo [min]

14 Curve caratteristiche 14 La curva caratteristica descrive il comportamento di un componente odi un sottosistema t ed ogni suo punto la potenza fornita (o assorbita) nel particolare stato. Per certi componenti il comportamento è fornito dai produttori attraverso grafici e non sempre facilmente esprimibile analiticamente. Il punto di equilibrio nell accoppiamento fra un generatore e un utilizzatore può essere determinato graficamente dall intersezione delle due curve caratteristiche.

15 Curve caratteristiche 15 Nell accoppiamento di due componenti o sottosistemi t i uno dei due fornisce energia all altro; uno funge da generatore e l altro laltroda utilizzatore. La condizione di equilibrio dell accoppiamento generatore-utilizzatore può essere studiato nel piano della potenza attraverso le curve caratteristiche V-I nel caso elettrico p-q nel caso idraulico v-f nel caso meccanico

16 Curva caratteristica 16 In condizioni di equilibrio il punto di funzionamento è definito dall incrocio fra la curva caratteristica del generatore e quella dell utilizzatore utilizzatore. In questo punto si ha uguaglianza della potenza fornita e di quella assorbita

17 Esempi di curve caratteristiche ione [V ] Tens Corrente [A]

18 Esempi di curva caratteristica 18 Pressi ione [bar] n. giri Portata [lt/min]

19 Stabilità dell equilibrio 350 Un incremento di numero di giri porta ad 300 una condizione dove la potenza necessaria 250 diventa maggiore di 200 quella disponibile, si tende quindi a tornare 150 nella posizione di equilibrio che è di 100 conseguenza 50 staticamente stabile. PIA [Nm ] COP [Giri/min] Disponibile Necessaria

20 Necessità di varie forme di energia Molti dei componenti di impianti per il loro funzionamento richiedono energia (o potenza). Per fornire energia secondo le necessità occorrono sistemi in grado di provvedere a: Trasformazione Regolazione Distribuzione Impiego

21 Energie utilizzabili Elettrica Idraulica Pneumatica Meccanica Comandi Carrello Combustibile Luci Ambiente Antighiaccio Strumenti Avionica

22 Energia meccanica 22 Trasmissione meccanica diretta Trasmissione con cavi o aste dei comandi di volo Motori a combustione interna Motori elettrici Corrente continua o alternata Motori idraulici Rotativi o lineari Motori pneumatici