Aeromobili a Decollo Verticale
Massimiliano Lanz
Introduzione
Obiettivo primario
Presentare le principali problematiche connesse al progetto
preliminare di un aeromobile a decollo verticale con particolare
riguardo all’elicottero
– Primo volo velivolo ala fissa
(17 dicembre 1903)
(26 giugno 1936)
– Primo volo velivolo ala rotante
Aeromobili a
Decollo
Verticale
(8 dicembre 1941)
Introduzione
Argomenti trattati
Aeromobili a
Decollo
Verticale
Introduzione: Cenni storici. Classificazione degli aeromobili a
decollo verticale. Morfologia dell’elicottero. Rotori articolati,
hingeless e bearingless.
Aerodinamica del rotore: Rotore in flusso assiale:momenthum
theory. Velocità e potenza indotta. Regimi di funzionamento di
un rotore.
Teoria dell’elemento di pala in volo assiale. Indice
di merito. Ottimizzazione di un rotore a punto fisso. Effetto
suolo. Resistenza verticale. Sistemi di riferimento: non
flappeggio, non variazione passo, mozzo. Forze generate dalle
pale in volo avanzato.
Dinamica della pala rigida: Equazione di flappeggio in assenza di
forze aerodinamiche. Contributo delle forze aerodinamiche
all’equazione di flappeggio. Numero di Lock. Volo avanzato:
teorema di Floquet. Accoppiamento flappeggio-passo. Equazioni
di moto attorno alla cerniera di ritardo e di passo. Instabilità
flappeggio-passo: divergenza e flutter. Instabilità flappeggioritardo. Instabilità aeromeccaniche .
Introduzione
Aeromobili a
Decollo
Verticale
Argomenti trattati (cont.)
Prestazioni: Equilibrio dell’elicottero in volo avanzato rettilineo
uniforme. Potenze necessarie. Metodo delle potenze e delle forze.
Autorotazione . Diagramma quota-velocità.
Stabilità e controllo: Equazioni linearizzate del moto di un
elicottero.Perturbazioni di velocità, incidenza e velocità di
becceggio. Stabilità longitudinale a comandi bloccati.
Stabilizzazione automatica. Requisiti su potenza, sensitività di
controllo e smorzamento.
Pala deformabile: Equazioni di equilibrio di una trave rotante.
Metodi numerici per il calcolo delle frequenza e dei modi propri.
Risposta dinamica di una pala. Modi di spostamento e di
accelerazione
Vibrazioni:Sensibilità organismo umano alle vibrazioni.
Trasmissione di forze e momenti attraverso il mozzo. Metodi
passivi e attivi per la riduzione delle vibrazioni.
Introduzione
Esercitazioni
• Applicazione metodi numerici al progetto preliminare di un
elicottero
• Esercitazioni ADAMS
Aeromobili a
Decollo
Verticale
Introduzione
Orari
Lezione
Lunedi aula BL.27.1.7
Venerdi aula BL.27.1.7
16.15-18.15
11.15-13.15
Esercitazioni
Mercoledi aula L1.1
Aeromobili a
Decollo
Verticale
11.15-13.15
Introduzione
Testi consigliati
W. Johnson “Helicopter Theory” Princeton University Press
A.R.S. Bramwell “Helicopter Dynamics” Edward Arnold, London.
R.L. Bielawa “Rotary Wing Structural Dynamics and
Aeroelasticity”, AIAA Education Series
S. Newmann “The foundations of Helicopter Flight” Edward Arnol,
London.
M.Arra “L’elicottero:aerodinamica, prestazioni, controllo,sistemi”,
Hoepli, Milano
Aeromobili a
Decollo
Verticale
Aeromobili a
Decollo
Verticale
Wilbur e Orville Wright, apertura 12.3 m, massa 338 kg,
12hp
Heinrich Focke: fusoliera FW44, mantenuto motore,
sostituita elica con ventola raffreddamento, 2 tilt rotors
controrotanti 7 m diam, massa 950 kg, 160 hp
Aeromobili a
Decollo
Verticale
Quota max 8202 ft, Autonomia 80 km, Vel. Max 122
kmh
Igor Sikorsky: VS300 monorotore (9 m dia) con rotore
di coda, massa 520 kg, 100 hp
Aeromobili a
Decollo
Verticale