CdSINGEGNERIA AEROSPAZIALE
Codice235II
CFU12
PeriodoAnnuale
LinguaItaliano
| Moduli | Settore/i | Tipo | Ore | Docente/i | |
| MECCANICA DEL VOLO | ING-IND/03 | LEZIONI | 120 |
|
Al termine del Corso lo studente avrà acquisito le conoscenze necessarie:
- all'analisi preliminare di una classica missione di trasferimento di un velivolo commerciale da trasporto (propulso a getto oppure ad elica) dal punto di vista delle prestazioni classiche;
- allo studio del problema della controllabilità e manovrabilità di un velivolo convenzionale propulso a getto (o ad elica) in volo livellato e stazionario.
The student who completes the course successfully will be able to demonstrate a solid knowledge of the main issues related to the atmospheric flight mechanics as applied to fixed-wing aircraft. He or she will acquire knowledge of the behaviour of fixed-wing aircraft undertaking a typical flight profile. Lastly, he or she will be aware of the factors that influence both the (preliminary) fixed-wing aircraft design and the performance in a typical mission scenario.
L'accertamento delle conoscenze acquisite durante il Corso verrà principalmente effettuato risolvendo alcuni tipici problemi applicativi ed analizzando criticamente i risultati (anche numerici) ottenuti. Ci sarà anche una fase di analisi qualitativa dei modelli teorici discussi durante le lezioni prendendo spunto da alcune configurazioni di velivoli realmente esistenti.
- The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology. - The student must demonstrate the ability to put into practice and to execute, with critical awareness, the activities illustrated or carried out under the guidance of the teacher during the course.
Methods:
- Final oral exam
- Final written exam
Further information:
final oral exam 70%, final written exam 30%.
Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di determinare, una volta assegnate le caratteristiche di un velivolo convenzionale, le sue prestazioni classiche di missione (come ad esempio il tempo di volo, l'autonomia chilometrica o le distanze di decollo/atterraggio). Inoltre lo studente dovrà essere in grado di verificare la rigidezza di una configurazione e di valutare la sua controllabilità e manovrabilità secondo le convenzioni classiche della Meccanica del Volo.
Lo studente sarà chiamato a risolvere alcuni classici problemi della Meccanica del Volo atmosferico, come ad esempio il calcolo delle prestazioni ed il bilanciamento della macchina. In particolare, lo studente sarà invitato a confrontare i risultati ottenuti tramite i modelli analitici semplificati con i parametri (noti in letteratura) di alcuni velivoli di riferimento.
Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di identificare i più importanti parametri che influenzano le prestazioni di un aeromobile ad ala fissa ed il suo bilanciamento. Inoltre lo studente sarà a conoscenza dei principali requisiti regolamentari che vincolano la pianificazione di una missione commerciale di trasferimento.
Durante le esercitazioni saranno determinati numericamente (ed ampiamente commentati) alcuni parametri caratteristici della macchina. Inoltre lo studente sarà chiamato a commentare, tenendo conto dei modelli analitici determinati a lezione, i motivi per i quali è stata effettuata una scelta progettuale in un aeromobile realmente esistente.
Lo studente deve essere in grado di padroneggiare tutti gli strumenti forniti nei corsi di base di Fisica e Meccanica Razionale. Inoltre deve avere chiari alcuni concetti fondamentali (richiamati nella prima parte del corso) forniti negli insegnamenti di "Fluidodinamica" e "Motori per Aeromobili".
Le lezioni e le esercitazioni si svolgono nella maniera classica, ovvero attraverso l'uso della lavagna. Durante le lezioni verranno commentate alcune fotografie e grafici presenti in una serie di dispense (formato esclusivamente cartaceo) messe a disposizione degli studenti all'inizio del Corso. Inoltre, al fine di agevolare la spiegazione degli schemi disegnati a lavagna, verranno commentati in alcune lezioni dei filmati.
Gli esercizi risolti durante le ore di esercitazione sono riportati, insieme alle tabelle di conversione e alle caratteristiche dell'Atmosfera Standard, in una serie di dispense (formato esclusivamente cartaceo) messe a disposizione degli studenti all'inizio del Corso.
Durante il Corso sono previste due prove in itinere che sostituiscono la parte scritta dell'esame. La prima prova è tipicamente effettuata al termine del primo semestre, la seconda prova è invece effettuata poco prima del termine del secondo semestre. Alla seconda prova sono ammessi gli studenti che superano (sufficienza) la prima prova in itinere. Gli studenti che superano con successo la seconda prova, devono completare l'esame superando la prova orale nei tre appelli della sessione estiva.
Delivery: face to face
Learning activities:
- attending lectures
- participation in seminar
- individual study
Attendance: Advised
Teaching methods:
- Lectures
- Seminar
Gli argomenti trattati nel Corso sono idealmente suddivisi in quattro parti. Le lezioni che prevedono anche un'esercitazione sono indicate con il simbolo "*".
1) Argomenti di Carattere Introduttivo
Introduzione al Corso di Meccanica del Volo
Classificazione e Nomenclatura
* Corda Media Aerodinamica
* Modello di Atmosfera Standard
* Misura della Velocità a Bordo del Velivolo
* Forze Aerodinamiche: la Polare Del Velivolo
* Forze Propulsive
* Fattore di Carico
* Trasformazioni di Coordinate
* Sistemi di Riferimento
Le Equazioni Cardinali della Meccanica dei Corpi Rigidi
Le Equazioni delle Forze nel Sistema Assi Terrestri
Le Equazioni delle Forze nel Sistema Assi Verticali Locali
Possibili Semplificazioni delle Equazioni delle Forze
Le Equazioni delle Forze nei Restanti Sistemi di Riferimento
Le Equazioni dei Momenti
Modelli Matematici Completi della Dinamica del Velivolo
Discussione dei Modelli Matematici Ricavati
2) Prestazioni dei Velivoli
Specializzazione delle Equazioni Del Moto
* Analisi di Missione
* La Curva della Trazione Necessaria al Volo
* La Curva della Potenza Necessaria al Volo
* Analisi del Volo Livellato
* Autonomia Chilometrica: Velivoli a Getto
* Autonomia Oraria: Velivoli a Getto
* Autonomia Chilometrica: Velivoli ad Elica
* Autonomia Oraria: Velivoli ad Elica
* Analisi della Salita: Velivoli a Getto
* Analisi della Salita: Velivoli ad Elica
* Analisi della Discesa: Velivoli a Getto
* Volo Planato: Prestazioni degli Alianti
* Decollo ed Atterraggio
* Inviluppo di Volo
* Virata dei Velivoli a Getto
* Virata dei Velivoli ad Elica
* Analisi Qualitativa del Volo Asimmetrico
3) Controllabilità, Rigidezza e Manovrabilità dei Velivoli
Analisi della Condizione d'Equilibrio
Forze e Momenti Agenti nel Piano Longitudinale
* Equilibrio in Beccheggio: Carico in Coda
* Portanza Totale ed Angolo d'Incidenza Complessivo
* Punto Neutro (a Comandi Fissi) del Velivolo
* Rigidezza in Beccheggio: Calcolo di Cmalpha e di Cm0
* Analisi della Posizione del Punto Neutro dell'Ala-Fusoliera
Effetti del Sistema Propulsivo sulla Rigidezza in Beccheggio
* Controllabilità Longitudinale del Velivolo
* Calcolo dello Sforzo di Barra
* Il Momento di Cerniera delle Superfici Mobili
* Punto Neutro a Comandi Liberi
Influenza della Posizione del Baricentro sul Controllo del Velivolo
Forze e Momenti Agenti nel Piano Latero-Direzionale
Rigidezza in Imbardata
Effetto Diedro
Controllo in Imbardata
Accoppiamenti Derivanti dall'Azionamento del Timone
Controllo in Rollio
Accoppiamenti Derivanti dall'Azionamento degli Alettoni
* Forze e Momenti Derivanti dalla Velocità Angolare R, P, Q
* Angolo d'Incidenza e di Equilibratore in Richiamata Perfetta
* Punto di Manovra a Comandi Fissi ed a Comandi Liberi
Limiti di Escursione del Baricentro
4) Introduzione alla Dinamica del Velivolo
Linearizzazione delle Equazioni del Moto
Esplicitazione delle Forze e dei Momenti Aerodinamici
* Derivate Aerodinamiche Relative al Piano Longitudinale
* Derivate Relative al Piano Latero-Direzionale
Derivate Aerodinamiche con Apice
Forma non Dimensionale delle Equazioni del Moto
Equazione Caratteristica del Piano Longitudinale ed Autovalori del Sistema
Stabilità Longitudinale
Modi Propri Longitudinali
Risposta ai Comandi (cenni)
Equazione Caratteristica del Piano Latero-Direzionale ed Autovalori del Sistema
* Modi Propri Latero-Direzionali
Risposta ai Comandi (cenni)
Review of basic aerodynamic principles. Aircraft performance: equations of motion for flight in vertical plane, level steady flight (range and endurance analysis), climbing flight, gliding flight, turning flight, takeoff and landing. Estimation of stability derivatives of a fixed-wing aircraft. Static stability and control principles: static longitudinal stability, stability in maneuvering flights, static directional stability.
Testi Consigliati
- Casarosa C., "Meccanica del Volo", ristampa 2010, Pisa University Press.
- Quarta A., "Esercizi di Meccanica del Volo", seconda edizione 2010, ETS editore.
Il testo "Meccanica del Volo" copre (quasi) interamente gli argomenti affrontati durante le lezioni; il testo "Esercizi di Meccanica del Volo" raccoglie i problemi d'esame (con relativa soluzione e commento dettagliato) assegnati nel periodo 2001 -> 2009
Materiale didattico aggiuntivo
- Dispensa contenente le figure che saranno commentate in classe ed i testi degli esempi svolti durante le ore d'esercitazione;
- Raccolta delle tracce dei testi d'esame assegnati nel periodo 2010 -> 2017
Materiale disponibile presso la portineria dell'ex Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale (DIA, Via G. Caruso n.8) e presso la copisteria One Cent (Via Bonanno Pisano n.75).
Materiale da portare in aula
- la dispensa contenente le figure ed i testi degli esempi da svolgere;
- calcolatrice scientifica;
- righello ed alcune matite di colorate (3) per le costruzioni geometriche.
Recommended reading includes the following textbooks: - Carlo Casarosa, "Meccanica del Volo", Edizioni Plus, Pisa 2010, ISBN: 8-884-92209-7 - Alessandro Quarta, "Esercizi di Meccanica del Volo" " 2 ed., Edizioni ETS, Pisa 2010, ISBN: 8-846-71311-7
Si consiglia vivamente di seguire le lezioni e di studiare la materia durante l'anno accademico. Per chi fosse impossibilitato a seguire (e studiare) attivamente il Corso, si consiglia di reperire il materiale (appunti, fotocopie aggiuntive) fornito in aula, in maniera tale da preparare correttamente l'esame. In ogni caso, i testi consigliati costituiscono un'indispensabile guida nella preparazione dell'esame finale.esame finale.
L'esame di Meccanica del Volo prevede:
- una prova scritta della durata di 60 minuti in cui viene chiesto di risolvere (anche numericamente) un esercizio la cui tipologia è simile agli esempi affrontati, in classe, nelle ore d'esercitazione. Durante la prova scritta è permesso (esclusivamente) l'utilizzo della calcolatrice scientifica, delle tabelle dell'Atmosfera Standard e delle tabelle di conversione, una cui copia è liberamente scaricabile dalla bacheca del corso su e-learn. Non sono ammessi appunti, libri e dispositivi elettronici diversi dalla classica calcolatrice scientifica. Ogni elaborato verrà valutato attraverso un voto in trentesimi. Lo studente il cui elaborato ottiene un voto inferiore a 18/30 (giudizio ``insufficiente''), non potrà accedere alla prova orale successiva e dovrà ripetere la prova scritta.
- una prova orale riguardante gli argomenti inseriti nel programma ufficiale del corso e riportato al relativo indirizzo di Unimap.
Nel caso di prova orale sufficiente, lo studente riceverà una valutazione complessiva che tiene anche conto dell'esito della prova scritta. Nel caso di prova orale insufficiente, lo studente dovrà ripetere nuovamente l'esame, inclusa la prova scritta.
Non sono previsti stage e tirocini legati al corso di Meccanica del Volo. Tuttavia, durante l'anno accademico sono (solitamente) pianificati alcuni seminari con professionisti del campo aeronautico e/o preparate visite presso reparti di volo dell'AEronautica Militare.
Il registro delle lezioni ed altre informazioni sul Docente possono essere trovate sul sito di ateneo Unimap, andando al seguente indirizzo:
http://unimap.unipi.it/cercapersone/dettaglio.php?ri=5078&template=dett_didattica.tpl
Durante i periodi di lezione l'orario di ricevimento è fissato il giovedì pomeriggio, dalle 16:00 alle 17:00, presso l'ufficio del Docente nella sede Aerospaziale del Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale, Via G. Caruso n.8 (primo piano). In base alla disponibilità del Docente è possibile concordare un orario differente, previo appuntamento da fissare tramite e-mail.
Fuori dai periodi di lezione il ricevimento si effettua previo appuntamento da fissare tramite e-mail.