Corso di PRINCIPI DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE- A.A. 2010-11 Prof.Ing. Leonardo LECCE CAPITOLO 1 EVOLUZIONE DELLA SCIENZA AEROSPAZIALE 1.1 INTRODUZIONE Desiderio.

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1 Corso di PRINCIPI DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE- A.A. 2010-11 Prof.Ing. Leonardo LECCE CAPITOLO 1 EVOLUZIONE DELLA SCIENZA AEROSPAZIALE 1.1 INTRODUZIONE Desiderio dell’uomo di librarsi nell’aria (Miti e Leggende : ICARO ) Esseri viventi che da sempre hanno popolato l’aria (uccelli, insetti, etc.) Principio di Archimede (287-212 a.C.) Leonardo da Vinci ( 1452-1519); Galileo Galilei (1564-1642); Isac Newton (1642-1727) Per un dettagliato ed approfondito esame dello sviluppo del volo del più pesante dell’aria si veda la recente Lezione Magistrale del prof. Ing. Luigi Pascale.

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3 Corso di PRINCIPI DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE- A.A. 2010-11 Prof.Ing. Leonardo LECCE I più leggeri dell’aria : gli Aerostati I Palloni Primi tentativi: B.L.Gusmao (1709); T.Cavallo (1782) I Fratelli J. E E. Montgolfier (aria calda) ; J.A.C. Charles (idrogeno) PRIMO VOLO : 21/11/1783 ( 700 mc ; 25 minuti ; 9 Km) Aeronauti : J.F. Pilatre de Rozier; F.L.d’Arlandes ; Parigi; Mongolfiera ad aria calda da un braciere con paglia umida e lana(si pensa che il fumo era l’elemento propulsivo !!) Mese successivo “charliera” di 300 mc di idrogeno ; Aeronauti : Charles e Robert ; 2 ore ; 50 Km; 3000 m di quota. Traversata della manica nel 1785 Molti incidenti !!

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5 Corso di PRINCIPI DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE- A.A. 2010-11 Prof.Ing. Leonardo LECCE I più leggeri dell’aria : gli Aerostati I Dirigibili Presenza di Motopropulsori ad elica e di sistemi di controllo del volo. Primo dirigibile: Giffard (1852 : 25 Km ; 8 Km/h; 1500 m ; 3 CV a vapore. Propulsione elettrica (1883) ; proppulsione con motore a scoppio (1898)

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7 Corso di PRINCIPI DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE- A.A. 2010-11 Prof.Ing. Leonardo LECCE Oggetto: Volo Dirigibile Sperimentale Airship Italia Il Giorno 26 Novembre 2009, sull’ Area Demaniale del Comune di Torre Annunziata, prospiciente il Cantiere Nautico Gagliotta ha volato per ca 15 minuti il Dirigibile AI UX15. Faceva da contorno all’evento uno scenario suggestivo punteggiato a Nord dalla Sagoma del Vesuvio, a Sud da quella del monte Faito ad Ovest dalla Presenza del mitico Scoglio d’Ercole,ovvero di Rovigliano. Dopo l’esperienza di prove volo dello scorso Dicembre presso il CIRA di Capua,nell’ambito del Progetto SFERA,il gruppo di Progettazione di Airship Italia,guidato dall’Ing Piero Pelagalli ha apportato significative modifiche di miglioramento al precedente Prototipo,nell’intento di renederlo sempre più rispondente ai requisiti di missione.per controlli ambientali, di sicurezza e di protezione civile.

8 Corso di PRINCIPI DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE- A.A. 2010-11 Prof.Ing. Leonardo LECCE L’attuale prototipo AI UX 15,già rappresenta un vero piccolo gioiello di tecnologia: Nasce con una alimentazione totalmente elettrica con uso di Batterie agli Ioni di Litio di nuovissima generazione,progettate appositamente per consentire una lunga autonomia. Dispone di un Autopilota capace di consentire volo automatico su profili di missione predeterminati. Dispone di un Tubo pitot per fornire dati sulle velocità e di un sistema GPS, che oltre alla navigazione automatica consentirà di fornire dati scientifici georeferenziati Totalmente progettato e disegnato con moderne tecnologie aeronautiche con sistema Catia Costruito in larga parte in materiali compositi. Meccanismi di azionamento in materiali di lega leggera aeronautica lavorati con macchine a controllo numerico. Sistemi elettrici ed elettronici progettati e costruiti con metodi aeronautici e materiali di alta qualità. Motori elettrici principali di Spinta azionati con sistema di thrust vectoring con spinta variabile e capaci di ruotare di 180°.

9 Corso di PRINCIPI DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE- A.A. 2010-11 Prof.Ing. Leonardo LECCE Motori attuatori impennaggi con movimento controllato autonomo con rotazione di 90°,per impennaggio verticale e due orizzontali Sistema di missione a bordo,payload,di ca 15kg. Autonomia di 2h di missione Velocità max del Dirigibile 50Km orari Peso a vuoto di ca150kg. Volume di Elio di ca 160mc Sono queste alcune delle caratteristiche di qualità del Primo Dirigibile progettato e messo in volo con successo nell’area di Napoli da Airship Italia.Unica azienda Campana del settore. Il Primo prodotto Dirigibile Campano, degno di tale nome, dopo l’esperienza gloriosa del Prof. Nobile,che disegnò presso l’Istituto di Aerodinamica della Facoltàdi Ingegneria di Napoli il suo Dirigibile ITALIA.

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11 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II” Dottorato di Ricerca in Ingegneria Aerospaziale – XXIV Ciclo RELAZIONE DEL I ANNO DI DOTTORATO DI RICERCA – XXIV CICLO Tutori: Ch.mo Prof. Ing. Leonardo Lecce Ch.mo Prof. Ing. Claudio Pensa Ing. Maria Acanfora I anno di Dottorato – XXIV ciclo STUDIO E SOLUZIONI INNOVATIVE PER LA STABILITA’ E IL CONTROLLO DI DIRIGIBILI

12 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II” Dottorato di Ricerca in Ingegneria Aerospaziale – XXIV Ciclo Indice ______________________ 1.Introduzione e motivazioni del lavoro di ricerca 2.Stato dell’arte dei dirigibili 3.Obiettivi prefissati 4.Equazioni del moto dei dirigibili e applicazioni numeriche 5.Programmazione Attività per il II ed il III Anno 6.Formazione e didattica

13 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II” Dottorato di Ricerca in Ingegneria Aerospaziale – XXIV Ciclo Introduzione e motivazioni del lavoro di ricerca Fase iniziale del Dottorato di tipo decisionale: scelta dell’attività di ricerca STUDIO DI STABILITA’ E CONTROLLO PER I DIRIGIBILI STUDIO DI VIBRAZIONI E RUMORE PER IMBARCAZIONI DA DIPORTO

14 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II” Dottorato di Ricerca in Ingegneria Aerospaziale – XXIV Ciclo Introduzione e motivazioni del lavoro di ricerca STUDIO DI STABILITA’ E CONTROLLO PER I DIRIGIBILI Quest’attività di ricerca mira ad incrementare le potenzialità di utilizzo del dirigibile, lavorando sull’aspetto della manovrabilità che attualmente ne limita l’impiego Questo filone di ricerca proposto s’inquadra nell’ambito delle nuove tecnologie per l’impiego dei dirigibili OBIETTIVO PREFISSATO Studiare una soluzione innovativa per incrementare la stabilità dei dirigibili ed il loro controllo specialmente alle basse velocità

15 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II” Dottorato di Ricerca in Ingegneria Aerospaziale – XXIV Ciclo Introduzione e motivazioni del lavoro di ricerca N 1 NORGE VOLUME: 19000 m 3 LUNGHEZZA: 106 m VELOCITA’: 115 km/h PROPULSIONE: 3 x 250 hp Le procedure di atterraggio per i grandi dirigibili del passato prevedevano l’utilizzo di squadre a terra di alcune decine di uomini (talvolta centinaia) per le operazioni di manovra e ormeggio al pilone www.goodyearblimp.com

16 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II” Dottorato di Ricerca in Ingegneria Aerospaziale – XXIV Ciclo Stato dell’arte dei Dirigibili - possibilità di procedere a basse velocità - bassi consumi di carburante - ridotta rumorosità - la grande autonomia operativa VANTAGGI SVANTAGGI - velocità non elevate ( non superiori a 150 km/h) - costo elevato degli hangar - numero elevato dei membri dell’equipaggio a terra - sensibilità alle perturbazioni atmosferiche (soprattutto al vento)

17 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II” Dottorato di Ricerca in Ingegneria Aerospaziale – XXIV Ciclo Stato dell’arte dei Dirigibili: campi d’impiego UNMANNED AIRSHIPS Completamente automatizzati e controllati in remoto Lunghezza 15 - 30 m ; Carico pagante 30 – 100 kg Autonomia fino a 24 ore MISSIONI TIPICHE: Monitoraggio ed esplorazione ambientale CONVENTIONAL AIRSHIPS Dirigibili convenzionali di lunghezza superiore ai 40 m ; Carico pagante 600 - 2000 kg ; Autonomia fino a 2 giorni MISSIONI TIPICHE: Trasporto passeggeri per fini turistici; pubblicità Progetto ibrido ancora in fase di sviluppo che prevede una combinazione di forze aerostatiche e aerodinamiche Carico pagante 20 – 1000 ton MISSIONI TIPICHE:Trasporti logistici; Missioni umanitarie HYBRID LARGE AIRSHIPS

18 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II” Dottorato di Ricerca in Ingegneria Aerospaziale – XXIV Ciclo Programmazione attività per il II e III anno: AirShip Italia s.r.l. Ing. Egidio Di Lorenzo - Ing. Piero Pelagalli AI U 15: Unmanned Airship attualmente in fase di sviluppo Lunghezza 15 m Carico pagante 30 kg Propulsione elettrica Configurazione a tre impennaggi Missione tipica: monitoraggio ambientale

19 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II” Dottorato di Ricerca in Ingegneria Aerospaziale – XXIV Ciclo Programmazione attività per il II e III anno: RELAXED AIRSHIP Tendenza alla riduzione delle dimensioni delle superfici di coda o loro totale abolizione con l’utilizzo di elementi ausiliari di controllo a spinta attiva: ELICHE DIREZIONALI

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