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Domenico Gattuso – Lezione 10 1
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI MEDITERRANEA DI REGGIO CALABRIA - FACOLTÀ DI INGEGNERIA
Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
TRASPORTO AEREO
- Lezione 10 -
Prof. Domenico Gattuso
domenico.gattuso@unirc.it
0965/875218
Domenico Gattuso – Lezione 10 2
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI MEDITERRANEA DI REGGIO CALABRIA - FACOLTÀ DI INGEGNERIA
Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
VELIVOLO
Domenico Gattuso – Lezione 10 3
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI MEDITERRANEA DI REGGIO CALABRIA - FACOLTÀ DI INGEGNERIA
Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
Parametro fondamentale del moto di un corpo nell’aria:
NUMERO DI MACH
rapporto tra velocità di un velivolo e quella del suono (340 m/s)
Regime Velocità
Subsonico < 0,8 M
Transonico 0,8 1,1 M
Supersonico 1,1 5 M
Ipersonico > 5 M
N.B. M=1 per v=340 m/s
REGIMI AERONAUTICI
Domenico Gattuso – Lezione 10 4
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI MEDITERRANEA DI REGGIO CALABRIA - FACOLTÀ DI INGEGNERIA
Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
FORZE AGENTI SU UN VELIVOLO
• Forza Peso (P)
• Portanza (Q)
• Resistenza aerodinamica (Ra)
• Resistenza a rotolamento (Rr)
• Forze laterali (D)
• Forza di Trazione (T)
Domenico Gattuso – Lezione 10 5
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI MEDITERRANEA DI REGGIO CALABRIA - FACOLTÀ DI INGEGNERIA
Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
VELIVOLO
P
P = m∙g
Peso (P)
Domenico Gattuso – Lezione 10 6
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Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
2
2
1vcSF fma
2
2
1vcSR ra
2
2
1vcSQ q
, densità assoluta dell’aria (variab. con quota)
v, velocità relativa aria-corpo
S, superficie alare
coefficiente di forma
cr, coefficiente di resistenza
cq, coefficiente di portanza
22 RQFa
22
qrf ccc
FORZE AGENTI SU UN VELIVOLO
Portanza(Q) e Resistenza aerodinamica(Ra)
Q
R
REAZIONE AERODINAMICA
P – Portanza, R - Resistenza
A – Distribuzione della depressione
B – Distribuzione della sovrapressione
A
B
FA
Q
R
REAZIONE AERODINAMICA
P – Portanza, R - Resistenza
A – Distribuzione della depressione
B – Distribuzione della sovrapressione
A
B
FA
Q
Fa
Domenico Gattuso – Lezione 10 7
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI MEDITERRANEA DI REGGIO CALABRIA - FACOLTÀ DI INGEGNERIA
Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
r
q
c
c
R
QE
q
r
c
c
Q
R
EI
1
Efficienza
aerodinamica
Impedenza
2
2
vS
Rcr
2
2
vS
Qcq
2
2
1vcSR r
2
2
1vcSQ q
COEFFICIENTI
Domenico Gattuso – Lezione 10 8
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Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
COEFFICIENTE DI PORTANZA
c q
o crit
c q,max
0
Vento relativo
Angolo di
incidenza
Corda alare
Vento relativo
Vento relativo
Angolo di
incidenza
Corda alare
Domenico Gattuso – Lezione 10 9
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI MEDITERRANEA DI REGGIO CALABRIA - FACOLTÀ DI INGEGNERIA
Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
α
cr
Vento relativo
Angolo di
incidenza
Corda alare
Vento relativo
Vento relativo
Angolo di
incidenza
Corda alare
COEFFICIENTE DI RESISTENZA
Domenico Gattuso – Lezione 10 10
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI MEDITERRANEA DI REGGIO CALABRIA - FACOLTÀ DI INGEGNERIA
Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
Diagramma
polare
dell’ala
Emax (Incidenza ottima)
β= angolo di rampa
COEFFICIENTE DI PORTANZA/RESISTENZA
20
0 10 20
0°
3°
7°
10°
12°
14°
100Cp
-4°
40
60
80
100
120
140
Cq,max
86 161412 18 224
cq·102
cr·102
Domenico Gattuso – Lezione 10 11
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Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
FORZE AGENTI SU UN VELIVOLO
Resistenza aerodinamica in fase di decollo/atterraggio (Rt)
rra cvSR 2
2
1
, densità dell’aria
v, velocità relativa aria-corpo
S, superficie alare
crr, coefficiente di resistenza aerodinamica a terra
Domenico Gattuso – Lezione 10 12
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Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
FORZE AGENTI SU UN VELIVOLO
Resistenza a rotolamento (Rt)
2'
2
1vScPfQPfR prr
• P, peso gravante sul carrello
• f, coeff. di attrito a rotolamento
• , densità assoluta dell’aria
• v, velocità relativa aria-corpo
• S, superficie alare
• cpr, coefficiente di portanza corrispondente all’incidenza assunta dal
velivolo sulle ruote del carrello alla velocità v
Domenico Gattuso – Lezione 10 13
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Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
FORZE AGENTI SU UN VELIVOLO
Resistenza complessiva (Rt)
FASE DI VOLO
2
2
1vcSRR rmat
FASE DI DECOLLO
rrprart cvSvScPfRRR 22
2
1
2
1
FASE DI ATTERRAGGIO
Fart RRRR
Domenico Gattuso – Lezione 10 14
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Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
FORZE AGENTI SU UN VELIVOLO
Forze laterali (X)
2
2
1vScX d
, densità dell’aria
v, velocità relativa aria-corpo
S, superficie alare
cd, coefficiente di devianza
Le forze laterali che agiscono sul velivolo sono dovute alla
componente della forza aerodinamica secondo l’asse x ed alle
condizioni di moto curvo del velivolo
Domenico Gattuso – Lezione 10 15
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Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
EQUILIBRIO DELLE FORZE
FASE DI REGIME
r
q
cT R 1I
P Q c E
2
2
m r
m q
1T R S c v
2
1P Q S c v
2
2
2
1smax,qm vcSQP
max,qm
scS
Pv
2
Domenico Gattuso – Lezione 10 16
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Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
v=0
v=vd v≈vd
EQUILIBRIO DELLE FORZE
RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA FASE DI DECOLLO
A-B→ Fase di rullaggio
Il velivolo parte da fermo (v=0) ed accellera fino a raggiungere la velocità di decollo vd
B-C→ Fase di manovra
Il velivolo si stacca da terra
C-D→ Fase di involo
Il velivolo prosegue all’assetto di manovra fino al superamento dell’ostacolo di altezza h
Domenico Gattuso – Lezione 10 17
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Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
EQUILIBRIO DELLE FORZE
FASE DI DECOLLO/ATTERRAGGIO
'' wg
PFu
g
PFa
g
PF zx
z
x
SSaz
SaSx
senRTPFF
senFRTF
)(cos
cos)(
SSaz
SaSx
senRTPFag
P
senFRTag
P
)(cos
cos)(
Domenico Gattuso – Lezione 10 18
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Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
POTENZA DEL MOTORE
Potenza richiesta dal motore
affinché la spinta prodotta sia T:
T vN
Domenico Gattuso – Lezione 10 19
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Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti I
IMPATTI - CONSUMI
;
;
ESEMPIO – Boeing 737
velocità di crociera v= 917 km/h (254 m/s)
quota: q=30.000 ft (9.240 m)
consumo a velocità di crociera kv=5.700 l/h
carico massimo m=18.950 kg
Consumo specifico chilometrico km
l
v
kk v
l 21,6917
700.5
Consumo specifico per km e
per kg di massa trasportata kgkm
l
m
kk l
m 000328,0950.18
21,6
Consumo specifico per kg di
massa trasportata e per ora (hp 1lt carburante: 0,85 kg)
hkg
kg
m
kk v 255.0
950.18
85,05700
Domenico Gattuso – Lezione 10 20
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IMPATTI - CONSUMI
;
;
Relazione tra il consumo specifico k e la velocità v
1.2
1.4
1.6
1.8
k kg/ kgh
0 100 200 300 400
v m/sec
z=0
n=10250
1 ks0
vu=550 m/sec
sperimentaleConsumo specifico
per unità di massa
Domenico Gattuso – Lezione 10 21
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IMPATTI - CONSUMI
;
;
Relazione tra il consumo specifico k e la quota z
k kg/ kgh
z (m)
n=10250
v=0
0 2000 8000 12000 140001000060004000
1.1
0.9
1
0.8
0.7
0.6
0.5
kso
Consumo specifico
per unità di massa
Domenico Gattuso – Lezione 10 22
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TRASPORTO AEREO
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