ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BOLOGNA Facoltà di INGEGNERIA Corso di laurea in INGEGNERIA MECCANICA STUDIO DEL MONTAGGIO DEL MOTORE ROTAX SULLA REPLICA DEL MACCHI 205 Tesi di laurea in Disegno Tecnico Industriale Candidato ELIO ANGLANO Relatore Prof. Ing. LUCA PIANCASTELLI a.a. 2003/2004
PROGETTO V.E.L.T.R.O. Questo studio si inserisce all interno del progetto V.E.L.T.R.O. (Very Economical Light Trainer&Testbed Replica Project Offspring). Progetto che prevede la realizzazione in scala 1:1 della replica del Macchi 205 in tre versioni differenti, ognuna delle quali articolata in più varianti: FULL SCALE ( versione fedele all originale per pesi e prestazioni) Motorizzazioni: - VD 007 - ORENDA V8 - FIAT 1900 JTD - 4 X FIAT 1900 JTD CFRP - Carbon Fibre Reinforced Plastic - (in fibra di carbonio di carattere sperimentale) Motorizzazioni: - FIAT 1900 JTD -YAMAHA 1000 YZR1 (alimentato ad H2) - FUEL CELL (FIAT Panda Hydrogen) ULM - Ultra Light Machine - (ultraleggero commercializzabile) Motorizzazioni: - YAMAHA 1000 YZR1 (alimentato a benzina) - ROTAX 914 F Omologazioni: - BIPOSTO/MONOPOSTO (volo acrobatico)
MACCHI CASTOLDI 205 VELTRO Il Macchi Castoldi 205 Veltro è un monoplano monoposto con ala a sbalzo, fusoliera completamente metallica con costruzione a semiguscio. Progettato dall Ing. Castoldi e realizzato dall Aeronautica Macchi è considerato da molti il miglior caccia italiano della Seconda Guerra Mondiale per le sue ottime caratteristiche aerodinamiche e per la potenza del suo motore. Dei circa 250 esemplari realizzati ne sono rimasti solo 3 di cui uno ristrutturato dalla stessa AERMACCHI.
M.C. 205 VELTRO DIMENSIONI PRINCIPALI Apertura alare: Lunghezza Altezza Velocità massima assoluta Velocità minima Autonomia Massa a vuoto Massa a pieno carico 10,58 m 8,85 m 3,48 m 642 Km/h 158 Km/h 945 Km 3048 Kg 7581 Kg
IL MOTORE Il Macchi C. 205 era equipaggiato con il motore a 12 cilindri a V invertita FIAT RA 1050 RC 58 da 1500-2000 hp, versione italiana prodotta su licenza del famoso Daimler Benz DB 605 A1. Pesante, ingombrante e con basso TBO, ma potente e sicuro grazie all iniezione diretta, che evitava pericolosi stalli. Il castello motore era composto da quattro elementi fondamentali: - due fusioni di magnesio simmetriche collegate all ordinata zero - due puntoni in acciaio collegati sul corrispondente longherone dell ala
Le motorizzazioni VERSIONE FULL SCALE: 1) VD 007, è lo studio di una versione aggiornata del DB 605 per motorizzare la versione Full Scale Partendo dall originale si è progettato un motore più potente, leggero e soprattutto a ciclo Diesel. 2) ORENDA OE600E è un propulsore progettato appositamente per l impiego aeronautico con ottime caratteristiche di leggerezza, potenza (fino a 600 hp al decollo) ed affidabilità.
Le motorizzazioni 3) FIAT 1900 JTD versione adattata per il volo e potenziata. Sufficiente per la versione più pesante delle repliche. Vantaggi in termini di versatilità ed affidabilità. 4) 4 X FIAT 1900 JTD è il progetto nato dall idea di collegare fra loro le trasmissioni di 4 motori FIAT 1900 JTD in modo tale da poter disporre di differenti potenze a seconda delle esigenze, con un duplice effetto: - Consumi contenuti - Maggiore sicurezza
Le motorizzazioni VERSIONI ULTRALEGGERA E IN FIBRA DI CARBONIO: YAMAHA YZR1, per la versione ultraleggera (ULM), potente, leggero e sicuro con trasmissione a catena. Si sta studiando la possibilità di una versione alimentata ad idrogeno per la replica in fibra di carbonio CFRP. Sempre per la versione in fibra di carbonio (CFRP), è allo studio la possibilità di adattare il gruppo propulsore della Fiat Panda Hydrogen (da 40 Kw). Fra le problematiche emerse: Lo stivaggio dell idrogeno a bordo dell aereo e il sistema di stoccaggio-rifornimento a terra.
IL ROTAX 914 F Per i primi test di volo della versione ULM, prima di allestire prototipo con il motore della Yamaha YZR1, si è pensato di montare un motore di sicuro affidamento e di facile reperibilità sul mercato: il ROTAX 914 F DESCRIZIONE TECNICA Motore a quattro tempi a ciclo Otto con 4 cilindri in opposizione dotato di - Raffreddamento sia ad aria che a liquido - Turbo-compressore - Lubrificazione forzata con carter a secco - Doppio carburatore - Duplice iniezione elettronica Ducati
IL ROTAX 914 F DATI TECNICI Potenza Massima 84,5 kw (115 hp) a 5800 giri/min Coppia Massima 144 Nm a 4900 giri/min Massima Velocità rotazione 5800 giri/min Alesaggio 79,5 mm Corsa 61 mm Cilindrata 1211,2 cm³ Rapporto di compressione 9,0:1 Sistema di iniezione DUCATI double CDI Anticipo 26 Ordine di accensione 1-4-3-2 Massa motore standard 64 kg
IL ROTAX 914 F Il motore riesce a sprigionare al decollo una potenza massima pari a 115 hp da poter sfruttare al max 5 minuti sufficiente per la versione acrobatica monoposto (ULM), grazie all ottimo profilo aerodinamico, e ad una massa che nella versione definitiva non dovrebbe superare i 375 kg. Nelle figure si ha l andamento della potenza e dei consumi in funzione della velocità di rotazione del motore.
Installazione del motore La PARATIA verticale è costituita da un sandwich di alluminio da 1 in. rivestito da due fogli di avional resistente alle alte temperature sagomato in modo da essere anche paratia antifiamma. La paratia viene imbullonata sulla cofanatura inferiore tramite tre coppie di piastre. IL CASTELLO in acciaio 30 CD 4 è costituito da: -Tubi saldati da 5/8 in X 0.40 in -4 piastre imbullonate alla paratia mobile; - 4 silent-block Lord 33608-1/2 per lo smorzamento delle vibrazioni del motore.
Installazione del motore Al di sotto del cofano motore inferiore viene ricavata la presa d aria per il raffreddamento del radiatore del circuito refrigerante e per il radiatore del circuito lubrificante che vengono posizionati nella parte anteriore del motore. Devono essere creati due condotti laterali per il raffreddamento ad aria dei cilindri, soprattutto quelli posti in posizione posteriore. Inoltre per lo scarico verrà creata una apertura laterale.
Installazione del motore Sempre sulla paratia verticale si è pensato di posizionare la batteria da 12 V e una tanica di benzina da 20 litri, sufficienti per i primi test di decollo. Da queste immagini si può apprezzare la particolare compattezza del motore ROTAX che con tutti i suoi elementi rientra perfettamente nella sagoma della cofanatura inferiore del MACCHI C 205.
CONCLUSIONE Questo elaborato ha evidenziato l adattabilità di questo motore alle esigenze della versione acrobatica ultraleggera. Il motore ROTAX 914 F è sicuramente uno dei più affidabili motori attualmente in commercio e come abbiamo potuto vedere è caratterizzato da: ottimo rapporto potenza/massa semplicità di allestimento ottima compattezza. Inoltre la rete di distribuzione e di assistenza tecnica della ROTAX AIRCRAFT ENGINES, è considerata una delle migliori al mondo grazie ai continui bollettini sulle avarie più ricorrenti, ed aggiornamenti tecnici. Per tutto questo il ROTAX 914 F potrebbe essere una valida alternativa al motore YAMAHA YZR1 non solo per i primi test di volo ma per la progetto commerciale della versione ultraleggera ULM acrobatica.