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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Corso Manovre e Stabilit Caratteristiche Aerodinamiche Profili ed Ali Docente Fabrizio Nicolosi Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale Universit di Napoli Federico II e.mail : fabrnico@unina.it

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 FORZE AERODINAMICHE Per dato corpo (dimensioni)

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Genesi Portanza Lala agisce come una paletta

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Si pu quindi capire perch L= f ( V,, S) 2 - III Legge di Newton (azione e reazione) - La corrente viene deviata di che approssimato ad Variazione di velocit verticale w=V sen circa = V Portata di massa = V A, dove larea interessata A proporzionale ad S La variazione di quantit di moto in direzione verticale (= L, portanza) pari quindi a : ( V S) V da cui : - Dipende dal quadrato della velocit - Dipende dalla densit - Dipende dalla superficie - Dallangolo dattacco (che definisce il coeff di portanza CL)

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Teorema Kutta-Joukowski L= V + =

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Portanza prodotta da diversa velocit del flusso sul dorso e sul ventre V_dorso > V_ventre Per Bernoulli la pressione maggiore sul ventre che sul dorso

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Portanza prodotta da diversa velocit del flusso sul dorso e sul ventre V_dorso > V_ventre Per Bernoulli la pressione maggiore sul ventre che sul dorso

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Per Bernoulli la pressione maggiore sul ventre che sul dorso Il profilo come se fosse risucchiato verso lalto.

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Coefficiente di pressione

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Distribuzione del Cp - Portanza

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Linea media Linea della corda Corda x=0 x=c Spessore massimo (Max thickness) Massima curvatura (Max camber) Leading edge Bordo dattacco Trailing edge Bordo di uscita x z PROFILI ALARI

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 PROFILI ALARI

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Forze e momenti Note: 1) La portanza perpendicolare alla velocit della corrente indisturbata 2) Resistenza parallela 3) Il momento positivo se cabrante Forza aerodinamica complessiva Portanza Resistenza Momento + Vento relativo Angolo dattacco ( : angolo tra la velocit relativa e la corda PROFILI ALARI

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Momento aerodinamico + + Nota: La forza ed il momento possono essere rappresentati rispetto a qualsiasi punto sulla corda. La forza non cambia, ma il momento dipende assolutamente dal punto rispetto al quale si decide di valutarlo M1M1 M2M2 x y PROFILI ALARI

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Centro di pressione PROFILI ALARI

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 PROFILI ALARI Portanza sul profilo dovuta a - angolo dattacco - spessore - camber della linea media

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 PROFILI ALARI Distribuzione di pressione per un profilo curvo ad alfa di portanza nulla (alfa_zero_lift). E presente una coppia picchiante Cm

Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Effetti di comprimibilit Ad alte velocit ci sono grosse variazioni di pressione La densit non pi costante Alta pressione alta densit Alta densit pi impatti molecolari Pi impatti maggiore trasferimento di quantit di moto Trasferimento di quantit di moto => Pressione Quindi ci sar un incremento di portanza rispetto a quella predetta con l = c l q S Tutto ci rappresentato da una variazione di c l

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Effetti di comprimibilit Gli effetti sono misurati dal numero di Mach Mach M=V/a Dove V la velocit vera (TAS) Poich a (vel del suono) dipende dalla quota, il numero di Mach sensibile anche al variare della quota (se ho una certa velocit vera rispetto allaria). Tra laltro poich la densit si riduce, per avere portanza tipicameto devo avere pi velocit vera con laumento della quota. Questo porta per I velivoli da trasporto a getto ad un avvicinarsi a Mach=1 con laumento della quota. REGIMI DI VOLO

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Effetti di comprimibilit Disturbi di pressione generati da un punto. V

Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Onde durto Quando il numero di Mach della corrente supera quello critico, un onda durto si forma sul profilo (generalmente inizialmente sul dorso del profilo) Londa durto rappresenta una forte discontinuit di pressione (in aumento a valle) ed interagisce anche con lo strato limite causando inspessimento e possibile separazione M M 1 Terminating Shock Separated Wake M

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Onde durto

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Barriera del suono La resistenza associata all onda durto e la separazione viscosa associata comportano quindi un forte aumento della resistenza. Allaumentare del Mach oltre quello critico londa durto diventa intensa e si sposta verso il bordo dattacco del profilo. Il forte aumento di resistenza e le vibrazioni associate (buffeting) sono quelle che i piloti avvertono come barriera del suono Quando la resistenza aumenta molto si raggiunto il cosiddetto Drag Divergence Mach number (Mach di divergenza della resistenza)

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Onde durto effetto sulla resistenza aerodinamica

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Resistenza in campo comprimibile

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Resistenza in campo comprimibile Poich laccelerazione del flusso sul dorso di un profilo alare dipende ed aumenta con : - angolo dattacco - spessore percentuale del profilo - curvatura del profilo Il numero di Mach critico aumenta (quindi si riesce a volare fino a Mach pi elevati) : => riducendo lo spessore percentuale del profilo => riducendo la curvatura del profilo (linea media meno curva cambered) => eventualmente, se possibile, riducendo langolo dattacco di volo Esempio: Nota: Poich unala pi sottile e meno curva ha minore portanza saranno essenziali I sistemi di ipersostentazione per le condizioni di bassa velocit M = 0.8 M = 1 M = 0.9 M = 1

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 ONDE dURTO

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 ONDE dURTO

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Resistenza in campo comprimibile Effetto positivo riduzione spessore % sul Mach di divergenza

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Comprimibilit ALA FINITA Effetto positivo freccia sul Mach di divergenza

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Resistenza in campo comprimibile I velivoli che operano in campo transonico hanno profili disegnati per avere onde durto molto deboli

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Dipartimento Ingegneria Aerospaziale Corso Manovre e Stabilit - Marzo 2010 Comprimibilit Nel range (0