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APPUNTI DI PROPULSIONE Maurizio Pizzamiglio. 2 Asse di rollio X Asse di beccheggio Y Asse di imbardata Z Assi del velivolo.

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1 APPUNTI DI PROPULSIONE Maurizio Pizzamiglio

2 2 Asse di rollio X Asse di beccheggio Y Asse di imbardata Z Assi del velivolo

3 3 TEOREMA DI BERNOULLI p 0 =p+1/2 V 2 = costante p è detta pressione statica 1/2 V 2 rappresenta lenergia cinetica e viene indicato come pressione dinamica p 0 è la pressione totale La formula precedente è valida se non si tiene conto della compressibilità dellaria, cioè per velocità subsoniche e per un fluido in moto permanente e irrotazionale allinterno di un tubo di flusso.

4 4 Nel passaggio dalla sezione S 1 alla sezione S 2 la velocità aumenta per lequazione di continuità che mi assicura la conservazione della portata in massa. p 1 -p 2 =1/2 (V V 1 2 ) La variazione della pressione dinamica provoca una variazione delle pressione statica. Se si applica il Teorema di Bernoulli ad un Tubo di Venturi: S1S2 energia potenziale pressione statica energia cinetica pressione dinamica energia totale pressione totale SV=cost SV=cost IL TEOREMA DI BERNOULLI

5 5 PROPULSIONE Elica passo fisso passo variabile Turboelica Reattori Razzi

6 6 PROPULSIONE m1 V T=(m1+m2)*u – m1*V u T m1 + m2

7 7 PROPULSIONE AD ELICA m1 v T=m1(u-v) ed in particolare V p = (u-v)/2 u T m1

8 8 Motore Disco ElicaFree stream Exit Vo Po Ve Pe = Po Area = A Spinta = F = A * P = Densita P= Pressione V= Velocita P P f = Po +.5 V o P e = Po +.5 Ve P = P f – P e =.5 ( Ve – Vo) F =.5 A ( Ve-Vo) PROPULSIONE AD ELICA

9 9 Motore Disco ElicaFree stream Exit VomoVomo VemeVeme Area = A PROPULSIONE AD ELICA VpVp Spinta = F = m e V e - m o V o m e = m o = V p A F = V p A ( V e -V o ) =.5 ρA ( V e -V o ) V p =.5(V e+ V o ) 22

10 10 MOTORE AD ELICA Un parametro dinteresse è la coppia motrice Cm. Poiché lelica ruota con una velocità angolare, definiamo potenza motrice Wm = Cm *

11 11 MOTORE AD ELICA Il sistema di propulsione è formato dal motore e dallelica, pertanto se moltiplichiamo la Wm * rendimento dellelica, otteniamo : Wd = Wm * = T*V

12 Hp. Fondamentale: le singole strisce palari radiali in cui si immagina suddiviso il dominio fluido che interessa lelica operino in modo indipendente le une dalle altre. Teoria dellelica

13 13 Teoria dellelica Le pale rotanti dellelica operano nellaria come le ali degli aerei. Mentre queste ultime sono investite da una corrente di velocità pari a quella di volo dellaeromobile, le pale dellelica sono interessate da una corrente la cui velocità è la risultante delle velocità dei moti rotatorio e traslatorio.

14 14 Teoria dellelica Come si può vedere lelica si comporta esattamente come unala generando una portanza ed una resistenza.Inoltre se scomponiamo la portanza otteniamo anche una resistenza, e di conseguenza la trazione.Da cui le efficienze di 80/85%

15 Vettori velocita su elica 15

16 Rendimento propulsivo ideale dellelica C p Teoria dellelica

17 17 Teoria dellelica Passo geometrico Avanzo Regresso Punto fisso

18 18 Teoria dellelica L'elica è essenzialmente una vite che, quando ruota, si spinge nell'aria come la vite di un bullone si spinge nel dado. Le eliche hanno generalmente due, tre o quattro pale, ciascuna delle quali costituisce una sezione elicoidale, cioè il profilo geometrico del filetto di una vite. La distanza che un'elica o la pala di un'elica percorrerebbe in avanti a seguito di una rotazione completa del suo albero, è detta passo geometrico e corrisponde al passo (cioè alla distanza fra due filetti adiacenti) di una normale vite. La distanza effettivamente percorsa dall'elica in una rotazione nell'aria è detta avanzo, per giro, mentre la differenza tra il passo geometrico e l'avanzo è detta regresso dell'elica. In generale, un'elica efficiente ha un regresso piccolo e quindi il suo avanzamento, alle condizioni di progetto, è quasi uguale al passo geometrico; tuttavia il parametro per valutare il rendimento di un'elica non è il regresso ma è il rapporto tra l'energia propulsiva prodotta e l'energia consumata per far ruotare l'albero dell'elica. Le eliche aeree operano spesso con rendimenti prossimi al 90%.

19 Geometria: passo e angolo di passo Teoria dellelica

20 20 Avanzo Regresso Passo Geometrico Teoria dellelica

21 Avanzo/Regresso 21 P=R A=zero R P P P A A A R -R Velocita di rotazione Vel. i i -i c=i c c c

22 Teoria dellelica

23 23 Teoria dellelica Formule di Renard Traente Frenante Mulino a vento rendimento dellelica rapporto caratteristico di funzionamento coeff. coppia coeff. trazione

24 24 Teoria dellelica La campanatura permette, per una certa condizione di funzionamento, la compensazione dei momenti flettenti prodotti dalle forze centrifughe con i momenti delle forze aerodinamiche. La linea di campanatura principale presenta la concavità dalla parte dellavanzamento, mentre quella secondaria volge la concavità dalla parte opposta alla rotazione.

25 A PASSO FISSO. Langolo di calettamento dei profili palari è fisso e, quindi, privo di regolazione. Possono essere a 2 o 3 pale e sono generalmente in legno o metallo. –In legno : sono prodotte assemblando conci radiali di legno laminato. Sono impiegati da 5 a 9 conci di legno dello spessore di 3/4 di pollice. –In metallo : sono generalmente in lega leggera di alluminio, e sono ottenute forgiando una singola barra; sono in generale più sottili di quelle in legno e vengono impiegate per dimensioni e velocità maggiori. Teoria dellelica

26 A PASSO VARIABILE. Langolo di calettamento dei profili palari è variabile. Si distinguono a seconda delle modalità con cui è variato il passo: –Variazione a terra (Ground adjustable pitch): il passo è regolato solo a terra, a motore spento; ciò è utile per adeguare lelica a condizioni di volo differenti, che devono essere peraltro previste prima del decollo; la regolazione avviene allentando i bulloni che fissano le pale al mozzo. –Variazione a bordo (Controllable pitch): il passo può essere regolato dal pilota durante il volo tramite un servomeccanismo azionato idraulicamente. Consente una miglior efficienza propulsiva in ogni condizione di volo (decollo, atterraggio, crociera) grazie alla regolazione dellangolo di incidenza della corrente relativa. Teoria dellelica


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