Materiale universitario di ELEMENTI DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE per il corso di Aerospace Engineering presso Politecnico di Milano. Il documento tratta: DOMANDE TEORICHE EIA I 1) Descrivere le super ci di controllo di un velivolo e spiegarne il funzionamento per effettuare le manovre attorno agli assi di rollio, beccheggio ed imbardata. Disegnare le super ci di controllo sull’ala e sui piani di coda nello spazio vuoto a anco del…
Materiale universitario di ELEMENTI DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE per il corso di Aerospace Engineering presso Politecnico di Milano. Il documento tratta: DOMANDE TEORICHE EIA I 1) Descrivere le super ci di controllo di un velivolo e spiegarne il funzionamento per effettuare le manovre attorno agli assi di rollio, beccheggio ed imbardata. Disegnare le super ci di controllo sull’ala e sui piani di coda nello spazio vuoto a anco del…
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DOMANDE TEORICHE EIA I 1) Descrivere le super ci di controllo di un velivolo e spiegarne il funzionamento per effettuare le manovre attorno agli assi di rollio, beccheggio ed imbardata. Disegnare le super ci di controllo sull’ala e sui piani di coda nello spazio vuoto a anco del testo. a) manovra di rollio; b) manovra di beccheggio; c)manovra di imbardata. Un velivolo è caratterizzato dalle seguenti super ci di controllo: alettoni, equilibratori, timone. Gli alettoni consentono di manovrare lungo l’asse di rollio operando in opposizione tra loro (uno si alza mentre uno si abbassa). Gli equilibratori permettono di manovrare sull’asse di beccheggio operando simmetricamente e modi cando la portanza del piano di coda: se si alzano il muso dell’aereo sale, se si abbassano il muso dell’aereo scende. Il timone è la parte mobile dell’impennaggio verticale e de ettendo verso sinistra o destra genera una forza sull’impennaggio verticale e un momento sull’asse di imbardata. 2) Spiegare con precisione aiutandosi con un disegno (spazio vuoto) quali sono gli elementi costitutivi principali di un cassone alare (wing box), indicando quali compiti strutturali assolvono Il cassone alare è la struttura portante dell’ala, i suoi elementi costitutivi principali sono i longheroni, le centine, i correnti e il rivestimento. Il longherone è una trave che attraversa l’ala da radice e estremità, il suo compito è quello di trasferire i carichi dall’ala alla fusoliera. Le centine sono perpendicolari ai longheroni e attraversate da essi, e danno la forma alla semiala la mantenendo il pro lo alare. I correnti sono degli elementi di rinforzo paralleli al longherone integrati nel rivestimento , aumentano la rigidezza. Il rivestimento è la super cie esterna che distribuisce i carichi aerodinamici. 3)…
9) Spiegare, aiutandosi con opportuni disegni ed equazioni, la differenza tra resistenza aerodinamica di attrito e resistenza aerodinamica di pressione (o forma) nel caso di un pro lo alare, speci cando e motivando in quali assetti di angolo di incidenza una componente di resistenza è preponderante rispetto all’altra. La differenza aerodinamica può essere analizzata come composizione di due componenti, ovvero la resistenza di attrito ( o resistenza indotta) e la resistenza di forma ( o resistenza parassita). La resistenza d’attrito dipende dal coef ciente di portanza e dalla viscosità del uido, mentre la resistenza parassita dipende dalla sezione del corpo investita dal usso d’aria. In n particolare si può affermare che: Dalle formule si nota che all’aumentare della velocità la resistenza parassita diventa preponderante, mentre la resistenza indotta è preponderante ad alti angoli di incidenza(inferiori allo stallo) e a basse velocità. 10) Descrivere, aiutandosi con opportuni disegni ed equazioni, le tipologie di orbita chiusa su cui può muoversi un satellite nell’ipotesi di moto puramente Kepleriano (ovvero in un sistema a due corpi, di cui uno è l’attrattore e l’altro è il satellite stesso). Le tipologie di orbita chiusa per un moto kepleriano sono due: orbita circolare e orbita ellittica. Per quanto riguarda l’orbita circolare il raggio è ovviamente costante e la velocità del corpo in orbita si ricava dalla formula. . L’orbita ellittica possiede diverse caratteristiche: il corpo attrattore è situato in uno dei due fuochi, la velocità areolare è costante e il periodo al quadrato è proporzionale al semiasse maggiore al cubo (Leggi di Keplero). Per l’orbita ellittica è possibile ricavare l’eccentricità, la velocità all’apocentro (punto più lontano dall’attrattore) e al…
17) Spiegare la condizione di stabilità statica longitudinale di un aereo nei due casi di baricentro posizionato davanti e dietro al centro aerodinamico La posizione del baricentro varia sostanzialmente la stabilità statica longitudinale dell’aeroplano. Per stabilità statica longitudinale si intende la capacità del velivolo di riequilibrarsi in modo passivo (tramite forze e momenti) lungo l’asse di beccheggio a seguito di perturbazioni dell’equilibrio iniziale dovute a cause esterne, come nel caso di raf che di vento. Un sistema che ha questa capacità si dice stabile staticamente, se invece tende a non ritornare nella situazione iniziale si dice instabile staticamente. Se il baricentro viene posizionato davanti al centro aerodinamico il velivolo è stabile staticamente perché la condizione di stabilità viene rispettata (deltaMcg/deltaAlpha <0), in caso contrario è instabile. Un velivolo instabile staticamente comporta però alcuni vantaggi come una migliore manovrabilità, ma è necessario un sistema automatico che ne controlli l’equilibrio. E’ importante considerare che il baricentro può essere posizionato solo in un certo range di posizione nell’asse, per evitare lo stallo e il punto neutro(punto in cui l’aereo è neutro). 18) Spiegare come si conduce una prova di trazione su un provino di materiale metallico, disegnare la curva sforzi- deformazioni che si ottiene ed indicare le caratteristiche meccaniche che se ne possono ricavare. Le prove di trazione vengono condotte su provini, piccoli tondini del materiale metallico che si vuole testare, da particolari macchinari in grado di afferrare le estremità del provino e applicare due forze opposte tramite degli afferraggi. Trazionando il provino si riescono ad individuare due punti caratteristici, ovvero lo sforzo di…
24) Spiegare il signi cato di fattore di carico e, con l’aiuto di un disegno, descriverne l’utilizzo in ambito aerospaziale tramite il diagramma V—n Il fattore di carico n (n=L/W) è il numero per cui va moltiplicato il peso per ottenere il valore di portanza in una una manovra (In VORU n=1). Quando un velivolo esegue una manovra subentrano delle forze dovute all’accelerazione che vanno considerate per preservare l’equilibrio: il fattore di carico è utile per considerare queste forze e per dimensionare la manovra in modo che sia sopportabile per equipaggio, occupanti e aeromobile stesso. Una delle visualizzazioni del fattore di carico n è infatti il diagramma V-n ( o inviluppo di volo), un diagramma che rappresenta i limiti strutturali e aerodinamici del velivolo, entro i quali è possibile manovrare in sicurezza. La linea orizzontale superiore rappresenta il limite di fattore di carico massimo, quella inferiore il limite di fattore di carico minimo è rappresentano i limiti strutturali. La linea verticale a sinistra è la velocità di stallo, quella a destra è la velocità massima oltre la quale si rischiano danni strutturali. 25) Indicare cosa sono i diruttori o spoiler, speci cando dove vengono posizionati e cosa causa dal punto di vista aerodinamico la loro estrazione. Spiegare il ruolo che possono avere gli spoiler durante: una manovra di virata, una discesa e durante la manovra di atterraggio. Gli spoiler sono delle super ci mobili posizionate sull’ala che hanno lo scopo di aumentare la resistenza e diminuire la portanza, modi cando il pro lo alare. La loro estrazione causa appunto un’immediata riduzione della portanza e un aumento della resistenza, dato che causano la separazione del usso. In una manovra di virata l’estrazione asimmmetrica degli spoiler comporta una…
Descrivi un motore a getto e le sue varianti principali Il motore a getto funziona grazie al seguente principio: l’aria viene assorbita, compressa, mescolata con combustibile, si crea una combustione i cui gas risultanti vengono espulsi per generare spinta. Il ciclo ideale alla base del motore a getto è il ciclo Brayton. I componenti principali sono: ● prese d’aria: hanno il compito di assorbire l’aria e hanno forma diversa sulla base della velocità subsonica o supersonica dell’aereo, in ogni caso riducono la velocità del usso ad una velocità subsonica. ● Compressore: una serie di palettature radianti rotanti intervallate da palettature statoriche che pressurizzano l’aria assorbita ● Camera di combustione: qui i l’aria viene mescolata con il combustibile e combusta, alcune tipologie sono la anulare o la tubo anulare ● Turbine: estraggono energia dalla miscela gas/combustibile per far muovere il compressore ● Ugello di scarico: può avere varie forme, usa l’entalpia residua per tradurla in energia cinetica e spinta ● Opzionali: post-bruciatore, inversori di spinta Varianti del turbogetto: ● turbo elica: elica aggiuntiva davanti al motore a getto mossa dalla turbina (più larga del motore), in questo l’aria mossa dall’elica dà spinta aggiuntiva; ha bassi consumi e bassa spinta ● Turbo fan: usa due ussi d’aria, uno caldo e uno freddo, entrambi attraversano la ventola poi il usso caldo entra nel motore getto, il usso freddo viene usato per raffreddare. Ha alta spinta e bassi consumi ● Propfan: turbo fan modi cato con la ventola dietro Descrivi un motore ad elica L’elica causa uno spostamento dell’aria verso poppa, producendo così spinta. Questo avviene grazie alla forma dell’elica che è solitamente formata da 4 o 6 elementi di pala, simili a dei pro li alari. Per un elemento…
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