ITALIANO

Nell'insegnamento vengono fornite le conoscenze metodologiche di base per la valutazione preliminare delle prestazioni di velivoli ad ala fissa motorizzati e non, con riferimento alle diverse fasi di volo: decollo, salita, crociera, discesa, atterraggio, volo manovrato (virata e richiamata). L'influenza che le specifiche caratteristiche del velivolo (per es. peso, tipologia del propulsore, carico alare, ecc.) e le diverse condizioni operative (per es. quota e velocità) hanno sulle prestazioni verranno analizzate attraverso numerosi esempi numerici svolti in aula. Vengono dati, inoltre, i concetti base di stabilità statica longitudinale e latero-direzionale

• V. LOSITO, Fondamenti di Aeronautica Generale, Accademia Aeronautica
• J. D. ANDERSON, Introduction to Flight, McGraw-Hill International Edition
• B.W. McCORMICK, Aerodynamics, Aeronautics and Flight Mechanics, John Wiley & Sons
• WARREN F. PHILLIPS, Mechanics of Flight, John Wiley & Sons
• G. GUGLIERI, Introduzione alla meccanica del volo , CELID, Torino
• C. CASAROSA, Meccanica del Volo, Pisa University Press

L'obiettivo formativo principale è quello di fornire le conoscenze metodologiche di base per la valutazione preliminare delle prestazioni di velivoli ad ala fissa motorizzati e non. I risultati attesi al termine dell’insegnamento riguardano la capacità dello studente di: 1) sapere stimare le prestazioni di un velivolo ad ala fissa nelle varie fasi di volo, almeno in via preliminare 2) sapere comprendere l'effetto che alcuni parametri di progetto (es. carico alare, rapporto spinta/peso) hanno sulle prestazioni 3) avere acquisito una corretta teminologia nell'ambito della disciplina 4) avere acquisito la conoscenza degli ordini di grandezza dei valori numerici che ragionevolmente ci si deve attendere per una corretta analisi dei risultati ottenuti nei vari casi di riferimento 5) sapere valutare la rispondenza delle prestazioni ai vincoli normativi

Concetti di base dell’aerodinamica degli aeromobili

Le lezioni frontali sono tenute dal docente del corso e hanno durata di 120 minuti.
L'insegnamento prevede lo svolgimento in aula di numerosi esempi numerici applicati a velivoli specifici

Colloquio orale.
Ai fini della verifica dell'apprendimento, nella prova orale, saranno valutati in particolare:
1) Capacità dello studente di esporre in modo chiaro gli argomenti studiati con l'utilizzo di un linguaggio tecnico appropriato
2) Capacità di sintesi e di collegamenti tra gli argomenti trattati nel corso
3) Capacità di analisi critica di problemi inerenti la materia in studio
4) Conoscenza degli ordini di grandezza dei risultati numerici che ragionevolmente ci si deve attendere per una corretta analisi dei casi in studio

Sono disponibili le diapositive utilizzate in formato pdf, scaricabili dalla pagina personale del docente

Sezione 1 (5 ore): Richiami al modello di atmosfera standard - Misurazione della quota e della velocità di volo Sezione 2 (10 ore): Modelli semplificati per la definizione delle forze di natura aerodinamica e propulsiva - Caratteristiche principali dei motori di uso aeronautico: motoelica, turbogetto, turbofan e turboelica - Le terne di riferimento: assi vento, assi corpo, assi aerodinamici Sezione 3 (27 ore): Moto rettilineo, uniforme, simmetrico, orizzontale - Il volo in salita uniforme: salita rapida, salita ripida – Volo in salita non uniforme - Quota di tangenza teorica e pratica - Inviluppo di volo - Volo librato in aria calma - Effetto del vento sul volo librato - Effetto del peso sul volo librato in presenza di vento - Il volo in crociera: calcolo delle autonomie di distanza e di durata per velivoli con motore alternativo ad elica e motore turbogetto - Effetto del vento sulla autonomia di distanza - Il diagramma “Carico pagante vs Autonomia” - Fattore di carico, diagramma di manovra e di raffica - La virata - Effetto dei vincoli aerodinamici, strutturali e propulsivi sulla virata - Rateo di virata istantaneo (ITR) e sostenuto (STR) - La richiamata - Effetto dei vincoli aerodinamici e strutturali sulla richiamata - Il decollo: vincoli normativi (CS 23/CS 25) e schematizzazione della manovra - Calcolo approssimato della pista di decollo - Definizione della velocità di decisione (V1) e della pista bilanciata di decollo (BFL) - Effetto del vento sulla corsa al suolo - L’atterraggio: vincoli normativi (CS 23/CS 25) e schematizzazione della manovra - Calcolo approssimato della pista di atterraggio - Effetto del vento sulla corsa al suolo -Le distanze dichiarate di un aeroporto: TORA, TODA, ASDA, LDA Sezione 4 (6 ore): Definizione di stabilità statica longitudinale – Equilibrio e stabilità statica longitudinale di un’ala isolata e di un velivolo completo - Influenza del baricentro sulla stabilità statica - Effetto della deflessione dell’equilibratore sull’equilibrio longitudinale - Definizione di stabilità statica laterale e direzionale – Effetto del piano di coda verticale sulla stabilità direzionale - Effetto dell’angolo diedro, della freccia alare e della posizione relativa ala/fusoliera sulla stabilità laterale.
Le ore di teoria vengono completate da 24 ore dedicate allo svolgimento in aula di esempi numerici applicati a specifici velivoli

Italian

The course provides the methodological basis for the preliminary estimation of powered and unpowered fixed-wing aircraft performance. By using suitable simplifying assumptions, aircraft equations of motion will be written and solved in a closed form with reference to different flight phases/manoeuvres (cruise, climb, descent, take-off, landing, turn, pull-out). The influence that specific aircraft characteristics (e.g. weight, engine type, wing loading, etc.) and operating conditions (speed, altitude) have on performance will be emphasized through several numerical examples. Basic elements of aircraft longitudinal and lateral-directional static stability concepts will be provided.

• V. LOSITO, Fondamenti di Aeronautica Generale, Accademia Aeronautica
• J. D. ANDERSON, Introduction to Flight, McGraw-Hill International Edition
• B.W. McCORMICK, Aerodynamics, Aeronautics and Flight Mechanics, John Wiley & Sons
• WARREN F. PHILLIPS, Mechanics of Flight, John Wiley & Sons
• G. GUGLIERI, Introduzione alla meccanica del volo , CELID, Torino
• C. CASAROSA, Meccanica del Volo, Pisa University Press

The course mainly aims at providing the methodological basis for the preliminary estimation of powered and unpowered fixed-wing aircraft performance. At the end of the teaching phase, the student will be required to: 1) be able to estimate the performances of fixed wing aircraft 2) have knowledge of how performance are affected by some design parameters such as wing loading or thrust to weight ratio 3) use a proper technical terminology 4) have knowledge of the orders of magnitude of numerical values that could be reasonably expected 5) assess the aircraft performance compliance to airworthiness regulations

Basic knowledge of aircraft aerodynamics is required

Lessons of 120 minutes length are given by the teacher. The course includes several classroom numerical examples applied to specific aircraft

Oral examination. In particular, it will be devoted to verify:
1) Ability of the student to present clearly the subjects using the appropriate technical language.
2) Ability to summarize and link the topics covered in the course
3) Capability to make a critical analysis of problems related to the subject under study
4) Knowledge of the orders of magnitude of numerical results that can reasonably be expected for a correct analysis of the case studies

Slides used during the course are available in PDF format and can be downloaded from the teacher's personal webpage

Section 1 (5 hours): The International Standard Atmosphere model - Flight speed and altitude measurement Section 2 (10 hours): The aerodynamic and propulsive forces modelling - Main characteristics of aviation engines : piston engines, turbojet engines, turbofan engines , turboprop engines - Reference frame definition: wind axes, body axes, aerodynamic axes Section 3 (27 hours): Flight at constant altitude and constant speed - Climb at constant speed: minimum time climb and minimum distance climb – Effect of forward acceleration on the climb performance - Absolute and service ceiling - Aircraft flight envelope - Gliding flight performance in still air - Effect of wind on gliding performance - Effect of weight on gliding performance in the presence of wind - Cruise flight phase: maximum range and maximum endurance for propeller driven aircraft and turbojet aircraft - Wind effect on cruise performance - Payload vs. Range diagram - Load factor definition, manoeuvre and gust load diagram - Turning flight: steady coordinated turn - Effect of aerodynamic, structural and propulsive constraints on the turn manoeuvre – Instantaneous turn rate (ITR) and sustained turn rate (STR) - The pull up manoeuvre - Effect of aerodynamic and structural constraints on the pull up manoeuvre - Take-off phase: airworthiness regulations requirements (CS 23/CS 25) - Preliminary estimation of take-off distance – Decision speed (V1) and balanced field length (BFL) definition - Wind effect on take-off ground run - Landing phase: airworthiness regulations requirements (CS 23/CS 25) - Preliminary estimation of landing distance - Wind effect on landing ground run - Airport declared distances: TORA, TODA, ASDA, LDA Section 4 (6 hours): Definition of longitudinal static stability – Longitudinal trim and static stability of a flying wing and a complete aircraft – Effect of C.G. position on static stability - Effect of elevator deflection on longitudinal trim condition - Definition of lateral and directional static stability – Effect of vertical tail on directional stability - Effect of dihedral angle, wing sweep and wing/fuselage relative position on lateral stability.
In addition, 24 hours are fully devoted to classroom numerical examples related to specific aircraft.