UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA
Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea in Ingegneria Aerospaziale
BOEING 767 MILITARY TANKER
NOSE LANDING GEAR
Relatore:
Prof. Vittore Cossalter
Tesina di:
Sebastiano PELLIZZARI
Matricola n. 594663
ANNO ACCADEMICO 2012 / 2013
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Indice
• Descrizione meccanismo
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• Suddivisione in diadi
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• Analisi cinematica
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• Grafico e schema delle function
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• Immagine della gui
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Descrizione del brevetto
In genere i carrelli d'atterraggio degli aeroplani sono progettati in modo tale che possano essere
retratti nella fusoliera dopo il decollo così da ridurre al minimo l'attrito durante il volo.
Negli aerei convenzionali lo spazio predisposto a stivare il carrello è poco più lungo del carrello
stesso in modo che non vi siano inconvenienti quando il carrello viene retratto dopo il decollo.
Tuttavia può capitare che un aereo si trovi nella necessità di avere un carrello d'atterraggio più
lungo della stiva atta a contenerlo.
Recentemente la Boeing ha proposto una versione aerocisterna del suo 767 per l'Aeronautica
Militare Italiana. Le specifiche militari prevedono un carrello più lungo della versione civile del
velivolo. Per non essere costretta a riprogettare parte della fusoliera, l'azienda americana ha
preferito sviluppare un carrello in grado di ripiegarsi su se stesso ed entrare agevolmente nella
stessa stiva.
Erano già state proposte altre soluzioni per problemi simili, ma tutte richiedevano l'utilizzo di
membri che rientravano gli uni negl'altri, rendendo la manutenzione particolarmente complicata.
Esempio di carrello che risponde allo stesso problema di
ingombro ma con ripercussioni sull'accessibilità per la manutenzione:
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Il brevetto presentato, rispetto ad un carrello tradizionale, aggiunge un membro fra il telaio e il
membro con le ruote.
Questo membro è collegato tramite coppie rotoidali al telaio, al membro con le ruote e ad un
meccanismo che lo collega all'attuatore.
Se il meccanismo e il membro sono progettati opportunamente, il membro si troverà in posizione
verticale a carrello esteso e ruotato di circa 90 gradi in senso antiorario a carrello retratto.
Questo consente a carrello aperto una maggiore estensione e/o un minore ingombro a carrello
retratto.
Disegno del carrello esteso e retratto.
In evidenza il membro aggiunto
da questo brevetto al design convenzionale.
Nel caso dei KC-767 Globaltanker dell'Aeronautica Militare Italiana, questo sistema ha consentito il
risparmio di 60 cm di lunghezza dell'alloggiamento del carrello anteriore.
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Da una prima analisi del meccanismo si può dire che esso è composto da 10 membri principali,
attraverso la schematizzazione dei quali si ricava l'equivalente schema vettoriale (nel quale, pur
tenendoli presenti, sono stati omesso i vettori che congiungono le coppie a telaio per evitare una
confusione non utile ai fini della comprensione del funzionamento).
Nel grafico si possono vedere anche le coppie rotoidali presenti, 13 in totale, di cui 4 a telaio (le
coppie A,B,C e L).
Va notato che le coppie B,D,E e F appartengono allo stesso membro, il pezzo 110 nel modello
grafico soprastante e che a loro volta le coppie L,I e H appartengono tutte al membro 124.
Particolare attenzione è da porre al membro 108 inquanto attuatore del carrello, al membro 114
pezzo complesso contenente anche lo sterzo ed infine alla coppia di membri 120 e 107 costituente il
meccanismo di blocco.
Il sistema avrà un numero n di gradi di libertà, che rispettando l'equazione di Grubler:
n=3(m-1) – 2C1 -C2
con m numero di membri, quindi m=10 e C1 il numero di coppie di classe 1, equivalente cioè a tutte
le coppie presenti, C1=13 (e di conseguenza C2=0).
Il numero di gradi di libertà sarà quindi n=1.
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Suddivisione in diadi
Per una prima analisi approssimativa si è suddiviso il meccanismo in diadi, per poter così calcolare
le posizioni di membri e coppie non note, attraverso dati noti come le coppie a telaio e le lunghezze
dei membri.
È un procedimento “a cascata” cominciato dall'attuatore:
− conoscendo la posizione di A e di B, coppie fisse a telaio e l'allungamento del membro
attuatore, il pezzo 108, si può calcolare la posizione di E.
− chiaramente , conoscendo la posizione di E con B fisso a telaio, ci è nota anche la posizione
di D ed F, essendo che come detto in precedenza le coppie appartengono tutte ad unico
membro, il pezzo 110 del carrello.
− C è coppia a telaio e nota D, si può considerare la diade CDM e conoscere quindi la
posizione di M
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− noto M, considerando L coppia a telaio, possiamo calcolare la posizione di I prendendo la
diade MLI; conseguentemente è nota anche H, essendo che le tre coppie rotoidali L,I e H
fanno tutte parte del membro 124.
− note H e F consideriamo la diade HFG e calcoliamo le coordinate di G.
− infine, per l'analisi del meccanismo di blocco, consideriamo la coppia nota F, la coppia a
telaio O e prendiamo quindi la diade FON per calcolare la posizione di N.
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Analisi Cinematica
Analisi di posizione dell'attuatore e del membro 110
Per quanto riguarda l'analisi cinematica dell'attuatore e del membro collegato (m110) si è proceduto
in questo modo:
- si calcola l'angolo star (fisso e dipendente dalla forma del
membro 110) facendo:

star=arctan 
y  E  3

x  E 3
-si calcola l'angolo formato da AB con l'orizzontale
x B= y B  /4
invariabile in quanto dovuto posizionamento delle due
coppie a telaio in A e B
-si calcola beta con il teorema di Carnot:
2
2
2
z1 = AB  BE −2× AB× BE×cos   
da cui
 AB 2 BE 2−z1 2

=acos


2× AB× BE
-infine si può calcolare gli angoli interessati
3 = /4 
star e 1=arctan 
yE
 .
xE
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Analisi delle diadi RRR
L'analisi cinematica del resto del meccanismo è stata risolta tramite la suddivisione in diadi e
l'implementazione di una function.
In quanto tutte le diadi sono RRR è bastata la sola function che risolvesse queste. Il funzionamento
della function è intuitivo e di veloce esecuzione.
In entrata vengono richieste le posizioni delle due coppie rotoidali assunte come fisse
( Xa ,Ya , Xb ,Yb ), le lunghezze dei relativi due membri ( z2 e z3 ) e inoltre un segno positivo o
negativo in base alla costruzione della diade (+ orario o – antiorario).
In uscita la function ci dà gli angoli dei due membri rispetto alla terna assoluta:  2 e 3 .
Si espone qui schematicamente il calcolo eseguito per la risoluzione della diade RRR.
z1= Xb− Xa2Yb−Ya 2 
if
segno='+'
else
1=atan 
2
2
Yb−Ya

Xb−Xa
2
 12=acos z3 −z2 −z1 / 2×z1×z2 
2
2
2
 12=−acos z3 −z2 − z1 /2×z1×z2
end
Xc= Xbz2×cos 2 
Yc=Ybz2×sin  2
 2=1 12
3 =atan
Yc−Ya

Xc− Xa
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Grafico
Accanto alla rappresentazione del carrello è stato disegnato il
grafico in cui si visualizza l'angolo formato dalla ruota con la
verticale in funzione della lunghezza dell'attuatore. L'angolo, con
l'allungamento dell'attuatore, ovviamente diminuisce sempre
(ovvero gira in senso orario).
L'inclinazione di questa curva (cioè la sua derivata) è
rappresentata dal rapporto delle velocità: questo è sempre
negativo infatti la retta scende sempre, mentre l'inclinazione con
la quale diminuisce è proprio proporzionale alla sua grandezza.
.
Schema delle functions
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