nuovo indirizzo in Trasporti e Logistica Costruzione del Mezzo … · Pertanto la generica sezione di pala, a distanza r dal mozzo, nel suo movimento (rotazione + traslazione) descriverà

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Istituto Tecnico Settore Tecnologico

“ Giulio Cesare Falco ”

nuovo indirizzo in Trasporti e Logistica

articolazione Costruzione del Mezzo

opzione Costruzioni Aeronautiche

a cura del prof. Luigi MASCOLO

Studio dell’ elica aeronautica – Parte 1

SEDE CENTRALE: Via G. C. Falco - 81043 CAPUA (CE)

Distretto Scolastico n. 17 – C. S. : CETF 05000Q - C. F. :80113080610 - TEL. 0823622744 SEDE ASSOCIATA: Via Cesare Battisti 81046 GRAZZANISE ( CE)

Distretto Scolastico n° 17--- C.S. : CETF 05001R – TEL. O823991697

Che cosa è ? E’ l’organo che assorbe la potenza erogata dal motore e la trasforma in forza propulsiva utile all’avanzamento (Trazione). Il movimento di rotazione del motore, trasmesso all’elica, viene da essa convertito in movimento di traslazione del velivolo. Infatti, come una vite che “avanza nell’aria”, l’elica è in grado di generare trazione, accelerando all’indietro la massa d’aria indisturbata che si trova davanti al mezzo. (principio di azione e reazione).

Come è fatta ?

traente e pertanto si presentano come ali di grande allungamento, svergolate, le cui sezioni sono individuate da profili di corda variabile dal centro alle estremità.

L’elica è costituita da due o più pale fissate ad un mozzo accoppiato all’albero del motore, disposte ad uguale distanza angolare tra loro. Le pale sono gli elementi che creano la forza

A differenza di quelle marine, le eliche aeronautiche sono studiate per agire in un fluido molto meno denso (aria) e pertanto sono caratterizzate soprattutto dalle alte velocità di rotazione e dalla sottigliezza delle pale.

Appunti di Struttura, Costruzione, Sistemi e Impianti del Mezzo Aereo Studio dell’elica a cura del prof. Luigi MASCOLO

Elica Traente

Sono poste sulla parte anteriore del motore e perciò studiate per fornire trazione risucchiando il fluido indisturbato che si trova davanti al mezzo e spingendolo all’indietro . Appartengono a questa tipologia la maggior parte delle eliche aeronautiche utilizzate dagli aeromobili e alcune moderne applicazioni marine utilizzate sulle navi.

Elica Spingente

Sono collocate nella zona posteriore del motore. Perciò esse incontrano anteriormente un fluido in moto disuniforme che risente del passaggio tra le superfici fluidodinamiche del mezzo. Pertanto risulta più semplicemente schematizzabile la sua azione sottoforma di spinta anziché trazione. A questa tipologia appartiene la stragrande maggioranza delle eliche marine e alcune recenti applicazioni aeronautiche (prototipi dell'inizio del XX sec).

Elica Portante

Al contrario delle precedenti, questo tipo di eliche fornisce una spinta sostentatrice che si oppone alla forza di gravità. Sono perciò utilizzate sui velivoli ad ala rotante (autogiri, elicotteri e convertiplano).


Geometria dell’elica

Si definisce campanatura dell’elica la linea che unisce i baricentri dei vari profili che costituiscono la pala, tale linea è una curva. L’elica possiede pertanto due campanature: quella nel piano Y-Z è detta CAMPANATURA PRIMARIA, quella nel piano X – Y è detta CAMPANATURA SECONDARIA.

L’elica viene rappresentata graficamente tramite 2 viste : PIANTA (proiezione nel piano Y-Z) e il PROFILO (proie-zione nel piano X-Y). Gli assi dell’elica sono detti: asse X asse di ROTAZIONE asse Y PRIMO asse della pala asse Z SECONDO asse della pala

Sezionando la pala nel piano X-Z, si definiscono: b = angolo di calettamento geometrico [angolo tra la corda e l’ asse z] b 0 = angolo di calettamento aerodinamico [tra la corda e l’asse di portanza nulla ]


Passo dell’elica

Considerando un punto A qualsiasi sulla sezione di pala dell’elica, a distanza r dal mozzo, questo, durante il funzionamento, compie un moto roto-traslatorio detto moto elicoidale. Pertanto la generica sezione di pala, a distanza r dal mozzo, nel suo movimento (rotazione + traslazione) descriverà una traiettoria rettificata che forma con il piano di rotazione un angolo pari all’angolo di calettamento geometrico, e percorrerà ad ogni giro una distanza longitudinale che rappresenta il passo.


Si definisce PASSO GEOMETRICO la distanza percorsa da un generico punto sulla pala

dell’elica ad ogni giro ed è data da: p = 2p r tg b [* se si fa riferimento a b0 si parla di passo aerodinamico po=2pr tg b0 ]

Se tutte le sezioni delle pale dell’elica hanno lo stesso passo (le corde dei profili convergono in un punto), per cui necessariamente, allontanandosi dal mozzo lungo la pala, dovrà diminuire il loro angolo di calettamento, l’elica è detta a passo UNIFORME il altrimenti è detta a passo VARIO.


In relazione al senso di rotazione, assumendo come punto di osservazione la posizione del pilota, un’elica può essere destrorsa o sinistrorsa a seconda che ruoti in verso orario o antiorario rispettivamente.


Ricapitolando un'elica può essere: a PASSO UNIFORME se ogni sezione presenta lo stesso valore del passo (quindi il calettamento geometrico delle differenti sezioni diminuisce all'aumentare della loro distanza dal mozzo); a PASSO VARIO se le differenti sezioni presentano diversi valori del passo; a PASSO FISSO se il valore del passo geometrico, e quindi l’angolo di calettamento non può essere cambiato. E’ fissato costruttivamente e caratteristico dell’elica; a PASSO VARIABILE se esso può essere modificato, ad esempio, tramite servomeccanismi.

AVANZO (A): la distanza effettiva

percorsa dall’elica ad ogni giro.

REGRESSO (R): la differenza tra

passo geometrico e avanzo dell’elica

Il passo geometrico, in realtà, è la distanza teoricamente percorsa se si trascura

la cedevolezza del fluido e perciò corrisponde alla distanza che l'elica

percorrerebbe se si muovesse all'interno di un corpo solido. In realtà l’elica trasla

per ogni giro di una quantità minore del passo geometrico (AVANZO).

Se indichiamo con V la velocità di

traslazione, w la velocità angolare e

t il tempo impiegato dall’elica per fare

un giro si ottiene :

A = V · t = v ·2p/v = V / N

R = p – A = 2p r tg b - V/N


Appunti di Struttura, Costruzione, Sistemi e Impianti del Mezzo Aereo

Elica a passo fisso

Studio dell’elica a cura del prof. Luigi MASCOLO

R

V

PV

V ntofunzionamediRapporto

VPVw pala alla relativa Velocità

RPV pale delle periferica Velocità

sec]/rad[N

angolareVelocità

:ottienesi

min/giridinumeroilèN

elica'dellraggioilR

volodivelocitàlaV

conindicando

w==

=

w=

p=w

22

60

2

elica'dallassorbitacoppialaèC

)zlungocaaerodinamiforzadellacomponente(

resistenteforzalaèR

)xlungocaaerodinamiforzadellacomponente(

trazionelaèT

se

. di funzionein lmentesperimenta ricavati

vengono coppia di e trazionedi icoefficent i

RC

RT

:nardRediFormuleleonolgva

v=

v=

52

42

Gruppo motopropulsore

w

=

=

=

===

=

===

C

VT

a

ure

ar

u

ru

u

riduttore uscitan i Potenza

elica uscita Potenza

elica ingresso Potenza

elica uscita Potenzae

elica ingresso Potenza riduttore uscitan i Potenza

a

ru

motore uscitan i Potenza

riduttore uscita Potenza

riduttore ingresso Potenza

riduttore uscita Potenzar

L’elica essendo una macchina motrice, fornisce una potenza utile u ed assorbe una potenza a (fornita dal motore) . Ha pertanto un RENDIMENTO PROPULSIVO dato da:

=

w

=

=

C

VT

a

ue

L’elica in genere è collegata al motore in presa diretta (motoelica) oppure attraverso un riduttore di giri (turboelica). In quest’ultimo caso occorre considerare anche il rendimento del riduttore:


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