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Fabrizio Nicolosi
Corso di PROGETTO GENERALE DEI VELIVOLI
Determinazione del punto di progetto
2
STIMA PRELIMINARE DEI PESI
RICERCA DEL PUNTO DI PROGETTO
PROGETTO PRELIMINARE
3
REQUISITI DI NORMATIVA
PUNTO DI PROGETTO
REQUISITI DI SPECIFICA
CONDIZIONI PUNTO DI PROGETTO
INPUT
OUTPUT
PROFILO DI MISSIONE
DETERMINAZIONE PESI
WTO W/S W/P T/W
AR CLmax
S AR PTO/TTO CLmax
4
5
REQUISITO > CONDIZIONE > RESTRIZIONE
PUNTO DI PROGETTO
Velivolo ad Elica
Velivolo a Getto
6
PUNTO DI PROGETTO
REQUISITI
Velocità di stallo
Lunghezza di decollo
Lunghezza di atterraggio
Prestazioni di salita
Velocità di crociera o massima
7
PUNTO DI PROGETTO
CONDIZIONI
ELICA GETTO
=
wing
TO
TO
TO
SWf
PW
=
wing
TO
TO
TO
SWf
WT
8
VELIVOLI AD ELICA
PUNTO DI PROGETTO
9
VELIVOLI A GETTO
PUNTO DI PROGETTO
10
STUDIO DEI REQUISITI E DELLE CONDIZIONI
PUNTO DI PROGETTO
11
PUNTO DI PROGETTO
DISTANZA DI DECOLLO
Ipotesi 1 – Spinta fornita dall’impianto propulsivo simmetrica rispetto al piano di mezzeria del velivolo
Ipotesi 2 – Spinta fornita dall’impianto propulsivo diretta parallelamente al suolo
( )LWDTdtdV
gW
r −⋅−−=⋅ µEquilibrio delle forze nella direzione orizzontale
12
PUNTO DI PROGETTO
DISTANZA DI DECOLLO – FAR25
LOFFVVTOL
STO
LOFF
ground
WTCg
SW
VV
S
7.0max
2
=
⋅⋅⋅
⋅
=ρ
Meccanica del Volo
Parametro statistico
TOL
TO
WTC
SW
TOP
⋅⋅
=
TO - max
25
σ
13
PUNTO DI PROGETTO
DISTANZA DI DECOLLO – FAR25
TOL
TO
WTC
SW
TOP
⋅⋅
=
TO - max
25
σ
14
PUNTO DI PROGETTO
DISTANZA DI DECOLLO – FAR25
Relazione statistica
25Length Field 5.37 TOPSTO ⋅=
Si assegna
=
wing
TO
TO
TO
SWf
WT
2ftlb
ft
TOL
TO
WTC
SW
TOP
⋅⋅
=
TO - max
25
σ
15
PUNTO DI PROGETTO
DISTANZA DI DECOLLO – FAR25
TO - maxLC
16
PUNTO DI PROGETTO
DISTANZA DI DECOLLO – FAR25
17
PUNTO DI PROGETTO
DISTANZA DI DECOLLO – FAR25
18
PUNTO DI PROGETTO
DISTANZA DI ATTERRAGGIO
Equilibrio delle forze nella direzione orizzontale
( )LWDTdtdV
gW
rreverse −⋅−−−=⋅ µ
( )TDVVrreverse
SLTDground LWDTg
VkWS7.0
22 12
=
−⋅++
⋅⋅⋅⋅
=µ
2SLground VS ∝
19
PUNTO DI PROGETTO
DISTANZA DI ATTERRAGGIO – FAR25
2Length Field 3.0 AL VS ⋅=
ft 2kts
20
PUNTO DI PROGETTO
DISTANZA DI ATTERRAGGIO – FAR25
2Length Field 3.0 AL VS ⋅=
LL
LSL CS
WVmax
2⋅⋅⋅
=ρ
Length Field LS AV AS VV ⋅=3.1
1 L
Length Field LS AV AS VV ⋅=3.1
1 LLS
ft 2kts
6.0Length Field L
LSS =
TOL SW
SW
=
85.0
21
PUNTO DI PROGETTO
DISTANZA DI ATTERRAGGIO – FAR25
22
PUNTO DI PROGETTO
DISTANZA DI ATTERRAGGIO – FAR25
23
PUNTO DI PROGETTO
24
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
REQUISITI DI NORMATIVA
REQUISITI DI SPECIFICA
25
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
CONDIZIONI
⋅+=⋅=
γγsin
cosWDT
WL
−=⋅=
−=≅=
WDVTVVRC
WDTCGR
γ
γγ
sin
sin Climb Gradient
Climb Rate
L
T
W D g
26
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
eARCCC L
DD ⋅⋅+=π
2
0
???
27
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
0DC La fase di salita di un velivolo avviene ad assetti elevati.
indotto parassita DD CC <<
Le prestazioni di salita sono maggiormente influenzate dal termine indotto della resistenza aerodinamica.
28
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
0DC Un eventuale errore nella stima preliminare del CD0 non comporta grandi problemi per la determinazione delle prestazioni di salita.
Al più, ricavato il punto di progetto, è possibile reiterare il metodo esposto con un valore più preciso del coefficiente di resistenza parassita.
29
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
SfCD =0
Area parassita: si determina su base statistica
Superficie alare di riferimento: si assume un valore del carico alare sulla base dei dati di velivoli simili
30
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
7.87 3648 165 603000 350 McDonnel Douglas MD11 9.62 1209 116 140000 150 McDonnel Douglas MD81 7.84 551 82.4 45415 50 Embraer ERJ 145 10.6 3500 136 476000 250 Boeing B787-800 8.69 4600 126 580000 390 Boeing B777-300 7.99 3050 148 450000 245 Boeing B767-400 7.68 5825 137 800000 420 Boeing B747-400 9.41 1344 130 174200 160 Boeing B737-800 7.54 9100 136 1234600 555 Airbus A380 10.3 3892 139 540000 315 Airbus A350 9.29 4704 171 805000 372 Airbus A340-600 9.48 1320 123 162000 150 Airbus A320-200
7.73 2799 131 366000 280 Airbus A300-600
AR S [ft^2] Wto/S [psf] Wto [lb] N° passeggeri VELIVOLO
31
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
SfCD =0
TOW
wetS
Stima Dei Pesi
32
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
SfCD =0
TOwet WdcS 1010 loglog ⋅+=
TOW
wetS
33
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
SfCD =0
wetS
f
34
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
SfCD =0
wetSbaf 1010 loglog ⋅+=
wetS
f
35
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
eARCCC L
DD ⋅⋅+=π
2
0
???
36
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
AR L’allungamento alare, da cui dipende il termine indotto della resistenza aerodinamica, viene assegnato su base statistica (dati velivoli simili).
Il valore di AR ha un forte impatto sul peso delle strutture e quindi sul peso a vuoto operativo del velivolo: un AR maggiore comporta un maggiore peso delle strutture.
37
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
7.87 3648 165 603000 350 McDonnel Douglas MD11 9.62 1209 116 140000 150 McDonnel Douglas MD81 7.84 551 82.4 45415 50 Embraer ERJ 145 10.6 3500 136 476000 250 Boeing B787-800 8.69 4600 126 580000 390 Boeing B777-300 7.99 3050 148 450000 245 Boeing B767-400 7.68 5825 137 800000 420 Boeing B747-400 9.41 1344 130 174200 160 Boeing B737-800 7.54 9100 136 1234600 555 Airbus A380 10.3 3892 139 540000 315 Airbus A350 9.29 4704 171 805000 372 Airbus A340-600 9.48 1320 123 162000 150 Airbus A320-200
7.73 2799 131 366000 280 Airbus A300-600
AR S [ft^2] Wto/S [psf] Wto [lb] N° passeggeri VELIVOLO
38
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
eARCCC L
DD ⋅⋅+=π
2
0
???
39
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
e Il valore del fattore di Oswald deve essere assegnato sulla base di dati statistici.
Tipicamente esso è compreso tra 0.80 e 0.85
40
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
eARCCC L
DD ⋅⋅+=π
2
0Config. pulita (no effetti compressibilità in fase di salita)
Config. decollo con carrello retratto to
LDDD eAR
CCCC⋅⋅
+∆+=π
2
toflap 00
Config. decollo con carrello estratto to
LDDDD eAR
CCCCC⋅⋅
∆+∆+=π
2
gear 0 toflap 00
Config. atterraggio con carrello retratto l
LDDD eAR
CCCC⋅⋅
+∆+=π
2
l flap 00
Config. atterraggio con carrello estratto l
LDDDD eAR
CCCCC⋅⋅
∆+∆+=π
2
gear 0l flap 00
41
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
DETERMINAZIONE PRELIMINARE DELLE POLARI AERODINAMICHE
42
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
CONDIZIONI
⋅+=⋅=
γγsin
cosWDT
WL
−=⋅=
−=≅=
WDVTVVRC
WDTCGR
γ
γγ
sin
sin Climb Gradient
Climb Rate
L
T
W D g
43
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
CONDIZIONI - velivoli a getto
−=
⋅⋅
−=
DLWTCGR
CSW
DLWTRC
L
/1
12/1
ρ
44
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
REQUISITI DI NORMATIVA – FAR25
45
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
REQUISITI DI NORMATIVA – FAR25
46
PUNTO DI PROGETTO
SALITA
47
PUNTO DI PROGETTO
VELOCITA’ DI CROCIERA
Ipotesi 1 – Spinta fornita dall’impianto propulsivo simmetrica rispetto al piano di mezzeria del velivolo
Ipotesi 2 – Spinta fornita dall’impianto propulsivo diretta parallelamente al suolo
Equilibrio delle forze
⋅⋅⋅⋅=
⋅⋅⋅⋅=
D
L
CSVT
CSVW
2
2
2121
ρ
ρ
48
PUNTO DI PROGETTO
VELOCITA’ DI CROCIERA – velivoli a getto
⋅⋅+=
⋅⋅⋅⋅=
⋅⋅⋅⋅=
eARCCC
CSVT
CSVW
LDD
D
L
π
ρ
ρ
2
0
2
2
2121
condcondD
cond SW
eARqWSqC
WT
⋅
⋅⋅⋅+
⋅⋅=
π1
0
49
PUNTO DI PROGETTO
VELOCITA’ DI CROCIERA – velivoli a getto
50
PUNTO DI PROGETTO
VELOCITA’ DI CROCIERA – velivoli a getto
condcondD
cond SW
eARqWSqC
WT
⋅
⋅⋅⋅+
⋅⋅=
π1
0
( ) ( )TOTO SWWT // −Serve una relazione nel piano
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅⋅⋅+
⋅
⋅⋅=
TO
cond
cond
TO
TO
condTO
cond
TO
TOD
TO WW
TT
WW
SW
eARqWW
WSqC
WT
π1
0
Tipici valori 9.08.0 −=
cond
TO
WW )(2.0 settaggioeffettoquotaeffetto
TT
TO
cond −=
51
PUNTO DI PROGETTO
VELOCITA’ DI CROCIERA – velivoli ad elica
52
PUNTO DI PROGETTO
RICERCA DEL PUNTO DI PROGETTO – velivoli a getto
53
PUNTO DI PROGETTO
RICERCA DEL PUNTO DI PROGETTO – velivoli a getto
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