Scheda programma d'esame
IMPIANTI AERONAUTICI
ROBERTO GALATOLO
Anno accademico2018/19
CdSINGEGNERIA AEROSPAZIALE
Codice045II
CFU12
PeriodoAnnuale

ModuliSettoreTipoOreDocente/i
IMPIANTI AERONAUTICIING-IND/05LEZIONI120
GIANPIETRO DI RITO unimap
ROBERTO GALATOLO unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

L'obiettivo del corso è fornire una panoramica dettagliata dei principali sistemi a bordo di aeromobili civili tipici. Viene descritto il principio di funzionamento di ciascun sistema. Per alcuni sistemi, vengono forniti semplici strumenti analitici per una progettazione preliminare. Inoltre, per simulare la dinamica di alcuni componenti del sistema vengono utilizzati codici computer commerciali appropriati.

Knowledge

The aim of the course is to provide a detailed overview of the main systems on board typical civil aircraft. The principle of working of each system is described. For some systems, simple analytical tools for a preliminary design are given. Moreover, suitable commercial computer codes are used to simulate the dynamics of some system components.

Modalità di verifica delle conoscenze

Lo studente sarà valutato sulla sua capacità di discutere i contenuti principali del corso, utilizzando la terminologia appropriata, e di delineare gli schemi delle principali architetture dei sistemi, come illustrato durante il corso.

metodi:

  • Prova orale finale
Assessment criteria of knowledge

The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents, using the appropriate terminology, and to outline the sketches of the main system architectures, as illustrated during the course.

Methods:

  • Final oral exam
Capacità

Alla fine del corso:

  • lo studente sarà in grado di produrre un progetto preliminare di componenti per i sistemi principali (ad esempio attuatori idraulici e accumulatori, gruppo freno a più dischi)
  • lo studente sarà in grado di descrivere il principio di funzionamento dei principali strumenti di volo (ad esempio altimetro, anemometro, girobussola, indicatore di assetto)
Skills

At the end of the course:

  • the student will be able to produce a preliminary component design for the main systems (e.g. hydraulic actuators and accumulators, multiple-disk brake assembly)
  • the student will be able to describe the principle of operating of the main flight instruments (e.g. altimeter, anemometer, gyrocompass, attitude indicator)
Modalità di verifica delle capacità

Durante le lezioni verranno svolte diverse esercitazioni al fine di produrre esempi pratici di:

  • architetture di sistemi ridondanti e relativa valutazione di affidabilità
  • progettazione preliminare dei componenti tramite foglio di calcolo
Assessment criteria of skills

A number of exercises will be carried out during the lessons in order to produce practical examples of:

  • architectures of redundant systems and related reliability evaluation
  • preliminary component design using spreadsheet
Comportamenti
  • lo studente sarà in grado di valutare l'impatto dell'affidabilità e dei requisiti di sicurezza sull'architettura dei sistemi ridondanti
  • lo studente sarà in grado di lavorare in un team di progetto e possibilmente di guidare una squadra
Behaviors
  • the student will be able to evaluate the impact of reliability and safety requirements on the achitecture of redundant systems
  • the student will be able to work in a project team and possibly to lead a team
Modalità di verifica dei comportamenti

Durante le lezioni dedicate alle esercitazioni, verrà valutato il livello di partecipazione attiva degli studenti

Assessment criteria of behaviors

During the lessons dedicated to execises, the level of active participation from students will be evaluated

Prerequisiti (conoscenze iniziali)
  • conoscenza di base del Disegno Tecnico
  • conoscenza di di base della Fisica
Prerequisites
  • basic knoledge of technical drawing
  • basic knoledge of physics 
Indicazioni metodologiche
  • lezioni frontali in aula con proiezione di slides e filmati
  • frequenza delle lezioni: consigliata
  • materiale didattico scaricabile dal sito elearning 
Teaching methods
  • lectures in the classroom with slides projection and movies
  • frequency of lessons: advised
  • educational material downloadable from the site elearning
Programma (contenuti dell'insegnamento)

AFFIDABILITA' E SICUREZZA

Definizioni. Funzioni di distribuzione della densità dei guasti. Schematizzazione a blocchi dei sistemi per la valutazione della affidabilità. Teoremi della probabilità composta, della probabilità totale, di Bayes. Modelli affidabilistici Stand-By. Effetto combinato di avarie casuali e per usura. Sicurezza. Test di significatività e di bontà del best-fit. Albero dei guasti. Tecniche di monitoring e voting.

 

IMPIANTI PER LA CONVERSIONE E LA DISTRIBUZIONE DI ENERGIA

Impianto oleodinamico: principi di funzionamento, generazione della potenza, distribuzione. Attuatori lineari e rotanti. Perdite di carico distribuite e concentrate. Valvole di distribuzione, di sequenza, fusibili, di non ritorno, regolatrici di pressione, regolatrici di portata. Accumulatori idraulici. Simbologia unificata. Funzionamento delle servovalvole a flapper.

Impianto elettrico: requisiti generali, impianti a corrente continua e alternata, utilizzatori. Principio di funzionamento dell’alternatore, della dinamo e del trasformatore. Regolazione. Parallelo di dinamo. Parallelo di alternatori. Generatori Brushless. Gruppi inverter e raddrizzatori. Funzionamento del sistema CSD. Distribuzione, schemi tipici.

Impianto pneumatico: Requisiti generali, generazione, utilizzatori, distribuzione, regolazione, accessori, schemi tipici.

 

INSTALLAZIONI TIPICHE

Organi di decollo e atterraggio. Generalità. Principi di funzionamento e particolari costruttivi degli ammortizzatori oleodinamici. Tipico circuito idraulico per l’estrazione e retrazione dei carrelli.

Impianto frenante: generalità e parametri che influenzano lo spazio di frenata. Schemi costruttivi dei freni a dischi. Sistemi anti-skid: logiche di intervento, differenze ed analogie coi sistemi ABS di autovetture.

Trasmissione dei comandi di volo. Comandi diretti. Comandi potenziati reversibili e irreversibili.  Controllo Fly-by-Wire delle superfici mobili con attuazione idraulica.

Impianto combustibile: compiti principali e componenti tipici. Circuiti di sfiato, di travaso, di scarico rapido.

Impianto di condizionamento e pressurizzazione. Schemi in ciclo aperto e in ciclo chiuso. Cold Air Unit a ciclo di vapore, a ciclo d’aria semplice e di tipo Bootstrap.

Impianto antighiaccio. Meccanismi di formazione del ghiaccio e conseguenze sulla sicurezza del volo. Analisi della normativa. Antighiaccio aerotermico, elettrico e pneumatico a membrane pulsanti. Regolazione e controllo.

 

STRUMENTI DI VOLO

Strumenti a capsula. Altimetro: principio di funzionamento, errori di pressione e di temperatura, regolazioni QFE, QNH e QNE. Anemometro: funzionamento ed errori, velocità IAS, CAS,  EAS e TAS. Variometro: funzionamento.

Strumenti magnetici. Magnetismo terrestre, declinazione e inclinazione magnetica. Errori della bussola. Effetto dei ferri di bordo e relativa compensazione.

Strumenti giroscopici. Proprietà del giroscopio meccanico. Precessione apparente e da trasporto. Direzionale e orizzonte artificiale. Cenni sul funzionamento dei sincro di coppia e di segnale. Girobussola.

Syllabus

RELIABILITY and SAFETY

How to design systems to ensure safety: the general approach. Rules of  probability. Probability Density Functions for typical component failures. Reliability prediction and modelling: Reliability Block Diagram, Fault Tree Analysis. Considerations on software reliability. Monitoring and Voting techniques for redundant systems.

 

SYSTEMS FOR POWER CONVERSION AND DISTRIBUTION

Hydraulic System: main tasks and components. Pumps, piping, valves, actuators, accumulators.

Electrical System: general requirements of aircraft electrical loads. AC and DC generators. Paralleling and load sharing of redundant generators. Transformer and rectifier units. Inverters. Constant Speed Drive.

 

OTHER TYPICAL AIRCAFT SYSTEMS

Landing Gears: main tasks and components. Typical configurations. The role of the shock absorber.

Breaking System: preliminary design of  a multiple-disk brake assembly. Behaviours of disk materials (carbon and steel). Anti-skid systems.

Flight Control System: primary and secondary control surfaces. Direct link with the pilot inceptors. Simple mechanical actuation with hydraulic power. Fly-by-Wire systems: functions and components: Servo-hydraulic actuators for Fly-by-Wire systems.

Ice Protection System: conditions for ice accretion on aircraft. Anti-icing and de-icing systems. Preliminary estimate of the ice accretion on aerofoils based on FAR25-Appendix C.

Environmental Control System: requirements for breathable air in the cabin. Different types of Cold Air Units.

Fuel System: fuel storage and supply to engines. Cross-feed valve.

 

FLIGHT INSTRUMENTS

Altimeter. Airspeed Indicator. Variometer. Magnetic Compass. Directional Gyro. Artificial Horizon.

 

Bibliografia e materiale didattico
  • Materiale didattico e slides fornite dal docente
  • Ian Moire & Allan Seabridge, Aircraft Systems, Professional Engineering Publishing Ltd, London, UK
  • H.J. Pallet, Aircraft Electrical Systems, Longman, Harlow, UK
  • Chiesa, Affidabilità, sicurezza e manutenzione nel progetto dei sistemi, CLUT, Torino
  • Chiesa, Impianti di bordo per aeromobili, Vol.1 Impianto idraulico, CLUT, Torino
  • Chiesa, Impianti di bordo per aeromobili, Vol.2 Impianto elettrico, CLUT, Torino
  • Chiesa, Impianti di bordo per aeromobili, Vol.4 Impianti pneumatico, condizionamento, anti-ghiaccio e A.P.U., CLUT, Torino
  • Trebbi, Strumenti e navigazione : corso per la preparazione alle licenze di pilota commerciale, al diploma di perito aeronautico, Aviabooks, Torino

 

 

Bibliography
  • Training aid and slides provided by the teacher
  • Ian Moire & Allan Seabridge, Aircraft Systems, Professional Engineering Publishing Ltd, London, UK
  • H.J. Pallet, Aircraft Electrical Systems, Longman, Harlow, UK
  • Chiesa, Affidabilità, sicurezza e manutenzione nel progetto dei sistemi, CLUT, Torino
  • Chiesa, Impianti di bordo per aeromobili, Vol.1 Impianto idraulico, CLUT, Torino
  • Chiesa, Impianti di bordo per aeromobili, Vol.2 Impianto elettrico, CLUT, Torino
  • Chiesa, Impianti di bordo per aeromobili, Vol.4 Impianti pneumatico, condizionamento, anti-ghiaccio e A.P.U., CLUT, Torino
  • Trebbi, Strumenti e navigazione : corso per la preparazione alle licenze di pilota commerciale, al diploma di perito aeronautico, Aviabooks, Torino

 

 

Modalità d'esame
  • l'esame consiste in una prova orale finale col docente del corso e coi suoi collaboratori
  • durante l'esame sono in genere chieste tre domande su altrettanti parti del corso
  • la durata dell'esame è mediamente di un'ora
  • l'esame è superato positivamente se tutte le risposte sono almeno sufficienti
  • la votazione è espressa in trentesimi e si ottiene dalla media delle tre risposte
Assessment methods
  • the exam consists of a final oral interview with the teacher of the course and with his collaborators
  • during the exam, they are usually asked for three questions on as many parts of the course
  • the exam duration is on average one hour
  • the exam is positively passed if all the answers are at least sufficient
  • the vote is expressed in thirtieths and is obtained from the average of the three answers
Ultimo aggiornamento 07/09/2018 12:02