8. PRESTAZIONI (Parte 1) - Polare, Crociera, Salita, Decollo. Prestazioni (parte I) 1

8. PRESTAZIONI (Parte 1) - Polare, Crociera, Salita, Decollo Prestazioni (parte I) 1

POLARE PARABOLICA Prestazioni (parte I) 2

CURVE SPINTA E POTENZA NEC/DISP Si capisce perché alle alte velocità il sistema propulsivo ad elica non è efficace Spinta elica Spinta jet Prestazioni (parte I) 5

SPINTE L elica si usa per avere spinte grosse a basse velocità. Velivoli STOL turbofan Velivoli come ATR o C27J o G222 hanno come caratteristica primaria quella di avere distanze di decollo piccole e non velocità particolaramente elevate. Prestazioni (parte I) 6

C V L E E = = 4 PARAMETRI DI PROGETTO π AR e CD 4 ρπ W f W b 2 e 0 E = E = 1 S π 4 π b 2 e f ARe π = CD 0 4 be f 2 - Carico di area parassita - Carico di apertura be è l apertura lare effettiva E E = π 4 AR CD e = π 0 4 be f 2 / W / W Si vede come la velocità del punto E (a cui sono collegate anche le velocità dei punti P ed A) cresce al crescere dei due carichi, cioè se decresce f e se decresce be. L efficienza massima, invece cresce solo se decresce f in quanto una riduzione di be comporta una riduzione di efficienza. PER AUMENTARE LA VELOCITA BISOGNA RIDURRE LA SUP ALARE S. Ma in alcuni casi, come la salita, bisogna agire con un aumento di apertura alare. Prestazioni (parte I) 7

Per velivoli a getto bisogna quindi, per aumentare sia E che Ve, agire con S piccola e be contenuta. TipicamenteARneivelivoliagettovada7a9mentreinquelliadelica(almeno Turboprop regionali) da 10 a 12. AREA PARASSITA f 1 2 = CD0 S T = D = ρ V ( 1. 1 CD0 ) S 2 T = D = 1 2 ρ V 2 f E E = π 4 ARe π = CD 0 4 be f 2 Prestazioni (parte I) 8

Superficie alare. Si è visto che una riduzione di S: 1) Fa aumentare l efficienza massima (perché si riduce f) 2) Fa aumentare la velocità di efficienza i massima Ma anche : 3) Riduce il peso strutturale e quindi fa aumentare il carico utile 4) Riduce il costo di fabbricazione In definitiva per la fase di crociera è utile avere S piccola. Ma in effetti ci sono altre prestazioni (DECOLLO ed ATTERRAGGIO e SALITA, almeno per l elica) che necessitano di S grande. Prestazioni (parte I) 9

POTENZA MINIMA (Salita) P P PARAMETRI DI PROGETTO = 2 3 / 2 64 f W 4 4 4 2 3 6 27 ρ π b e P P = funz ( / 3 ) 3 2 / 2 1/4 W ; b ; f ; quota e In definitiva per la fase di salita hanno un grosso effetto: - Il peso - l apertura effettiva Un po meno l area parassita f. Prestazioni (parte I) 10

POTENZA MINIMA (Salita) POTENZA MINIMA (Salita) 4 6 4 3 2 2 3 4 64 2 / P f W P = ( ) ; quota f ; b ; W funz P 1/4 / e / P 2 3 2 3 = 6 3 2 4 27 e P b π ρ 3 4 2 4 3 2 4 64 27 2 W f b W W P e P π ρ = Si vede come il carico di apertura ha un peso 3 volte superiore a quello di area parassita. p Prestazioni (parte I) 11

CARICO EQUIVALENTE m 2 W 1 W V S = 4 = 4 ρ S CL S CL o MAX MAX m Avendo espresso la densità nel sistema tecnico con W espresso in Kg. Si vede come il prodotto di S e CL_max forma proprio una superficie equivalente Che fornirà il parametro da cui dipendono le distanze di decollo ed atterraggio. S_eq=30 mq S= 20 mq CL_max=1.5 S= 10 mq CL_max=3.0 La riduzione di peso dell ala sarà piu del 50%, infatti si riduce anche la sollecitazione flettente al ridursi dell apertura. Prestazioni (parte I) 12

SALITA VELIVOLO PARAMETRI DI PROGETTO Prestazioni (parte I) 13

SALITA VELIVOLO ELICA RC=a-c RC = η Π W ao σ 1. 305 W 1/ 2 1/ 4 2. 97 3 / 2 0. 5 b e σ f RC RC A quote basse il primo termine è molto forte. A quote alte il secondo diviene dello stesso ordine di grandezza. = f ( W ; ;b ; f ; z;isa) Π ao = W W W f Π ; ; ; z; b f ISA 2 ao e PESI : -1-3/4 1/4 e Prestazioni (parte I) 14

SALITA VELIVOLO JET PARAMETRI DI PROGETTO Prestazioni (parte I) 15

SALITA VELIVOLO JET RC = PARAMETRI DI PROGETTO T W T f 1/ 2 (W / 0 0 0. 74 1. 54 σ 2. 2 1 / 2 T f b 2 e σ ) 0 0. 413 A quote basse il primo termine è predominante rispetto al secondo. RC = f ( W ;T ;b ; f ; z;isa ) 0 T T W 0 0 RC = f ; ; ; z; ISA 2 W f be L effetto maggiore è quello del rapp T/W. Riguardo l effetto dei parametri del velivolo: e L effetto di To/f è maggiore di quello di W/be^2 (compare in entrambi i membri) Prestazioni (parte I) 18

SALITA VELIVOLO JET Tangenza teorica σ TT = ( 2 W / b ) e 1. 42 T0 T0 W f 0. 606 σ TT = σ TT W be 2 T0 ; W T ; f Importanza 1-1 -1 0 A quote ELEVATE be ed f iniziano ad assumere la stessa importanza. Ecco perché velivoli a getto che devono operare ad alte quote devono anche considerare un certo opportuno valore dell apertura alare. Prestazioni (parte I) 19

DECOLLO Prestazioni (parte I) 20

DECOLLO VR VLOF V2 VMC Ma in effetti dopo la fase di LIFT OFF il velivolo accelera molto poco Prestazioni (parte I) 21

DECOLLO m = Prestazioni (parte I) 28

DECOLLO TOR ; 1 Motore inoperativo da V=V1 Prestazioni (parte I) 31

DECOLLO Dist INVOLO (Airborne Dist) Dipende dalla manovra Prestazioni (parte I) 37

DECOLLO Distanza Effettiva Prestazioni (parte I) 38

DECOLLO Abortito (Accelerate-Stop Distance) Prestazioni (parte I) 39

DECOLLO Abortito (Distanza ARRESTO) Prestazioni (parte I) 42

DECOLLO Distanza Bilanciata di decollo (tipicamente intorno al 15-20% maggiore di quella normale) Distanza bilanciata di decollo ottenuta Quando B+C=D+E La velocità di failure V riconosciuta dal pilota corrispondente a tale condizione è la VEL di DECISIONE V1 La normativa parla di FAR25 take-off distance come la più grande tra : - La distanza di decollo normale (35ft) x 1.15 - La distanza bilanciata Fonte: Mc Cormick Prestazioni (parte I) 43

DECOLLO Distanza Bilanciata Corsa completa con un motore in meno fino al sup. ostacolo Distanza di decollo ottenuta con una corsa con tutti i motori fino alla V di failure (asse x) ed in cond OEI fino al sup ostacolo. Distanza di decollo abortito in funzione della velocità di failure. Prestazioni (parte I) 44

DECOLLO Distanza Bilanciata Prestazioni (parte I) 45