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E l a b o r a t o N ° 2
L’AERODINAMICA DEL VELIVOLO
N L A A C 5 0 0
Allievo: Gennaro Tucci
Matr: M53/234
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INDICAZIONI PER LO SVILUPPO A CASA. Il rispetto di queste indicazioni tassativo. Ogni cosa riportata va letta con molta attenzione
prima di essere sottoposta al docente: non conviene ’usare’ un docente come correttore di bozze.
STESURA DEL TESTO (CON O SENZA WORD PROCESSOR). E’ richiesta un’esposizione
strutturata piuttosto che narrativa. Pertanto descrivere sinteticamente ed in sequenza:
lo scopo
lo sviluppo
l’applicazione
le conclusioni
Indicare poi gli strumenti (tecnici, informatici o scientifici) utilizzati per lo sviluppo e la
stesura e riportare la bibliografia. E’ vietato riprodurre in toto od in parte la teoria alla base
dell’esercizio: limitarsi all’indicazione bibliografica. La lunghezza massima, in facciate,
del corpo del resoconto del lavoro a casa (escludendo quindi titolo, indice e lista dei simboli)
va contenuta; a volte sarà indicata a fianco del testo dell’esercizio.
INDICAZIONI PARTICOLARI. Il fascicolo che contiene gli esercizi deve essere curato, preciso, elegante, e pertanto:
i risultati numerici devono avere la giusta accuratezza: porre ESTREMA attenzione all’aspetto delle
cifre significative.
ogni rappresentazione grafica deve essere pertinente: PER
LE GEOMETRIE CURARE IL DISEGNO E LE SCALE.
riportare sempre il sommario dei risultati in quadri sinottici od in opportuni grafici.
figure: numerate, vanno inserite nel testo o messe alla fine, ben spaziate, nel rispetto e
con indicazione delle scale, con una legenda esauriente (=con tutte le indicazioni),
mentre il formato deve essere umano e l’assetto verticale.
evitare per quanto possibile termini in lingua diversa dall’italiano (un termine irrinunciabile di altra
lingua va scritto in corsivo), evitare tout court versioni italianizzate di termini di altre
lingue.
in un’eventuale stesura informatica lasciare un spazio bianco dopo i caratteri .,;?!; in
stampa lasciare 3.5 c m a s x , 2 c m a d x .
eventuali formule vanno numerate - può essere utile riportare la lista dei simboli.
impiegare sempre una terminologia appropriata.
attenti ad evitare il costrutto “: (due punti) seguito da una figura o da una tabella”.
PRESENTAZIONE AL DOCENTE.
Esercizi ed elaborati vanno presentati in un fascicolo riportando in copertina
ESCLUSIVAMENTE cognome, nome, matricola, elenco del testo di tutti gli esercizi al
momento svolti, ed in seconda pagina questo paragrafo sulle INDICAZIONI PER LO SVILUPPO
DELLE ESERCITAZIONI A CASA.
La forma è valutata in modo paritetico rispetto ai contenuti, pertanto ogni cosa riportata va letta
con molta attenzione prima di essere sottoposta.
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Indice
1. Prefazione 4
2. Geometria e caratteristche 4
3. Applicazione della teoria globale 5
4. Determinazione dei carichi aerodinamici 11
5. Determinazione dell’angolo convenzionale di stallo 14
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1. Prefazione
Considerando un velivolo con l’architettura rettangolare ed assumendo il profilo
assegnato per l’Esercizio 1 (Gottingen 648) andiamo a:
Applicare la teoria Globale, determinare i coefficienti di portanza e resistenza
indotta, nonché la velocità verticale e la deviazione impresse all’aria in funzione di
quota, velocità e peso, disegnare la polare indotta.
Determinare la distribuzione di carico sull’ala dritta ed in caso di freccia Λ=30°
( sfruttando la formula di Pope e Haney).
Individuare l’angolo convenzionale di stallo.
Tutti i grafici ed calcoli sono stati realizzati grazie al software Matlab 7.10.0
2. Caratteristiche del velivolo
Il velivolo scelto è un NLA(Nanjing Light Aircraft Incorporated) AC-500 Aircar. I suoi parametri sono così tabellati.
S b c AR e
16,5 10,0 m 1,65 m 6.17 0.7 1540 Kg 911 Kg 250 Km/h 110 Km/h 3000 m
Figura 1. Dati tecnici e parametri geometrici considerati
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Figura 2. NLA AC-500: trittico
Il del velivolo, a livello del mare ed in condizioni di peso massimo è rispettivamente pari a
1.61
Il , alla tangenza operativa di 3000 m ed in condizione di peso massimo è rispettivamente
pari a 0.54
3. Applicazione della teoria globale
Utilizzando il modello dell’atmosfera ISA e supponendo un fattore di Oswald e=0.7 si è arrivati alla
determinazione dei coefficienti di portanza e resistenza indotta in funzione di quota, velocità e peso. Di
seguito sono diagrammati i risultati relativi ai tre casi differenti:
1. Variazione del peso del velivolo
Figura 5. e del velivolo in funzione della forza peso imponendo:
- Quota = 3000 m
- Velocita = 250 Km/h ( tangenza)
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Figura 9. Δ e β in funzione della forza peso (Newton) imponendo costanti:
- Quota = 3000 m
- Velocita = 250 Km/h ( tangenza)
-
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2. Variazione della quota
Figura 3. e del velivolo in funzione della quota imponendo costanti:
- Velocità = 250 Km/h ( crociera)
- Peso = 1540 Kg ( max al decollo )
Figura 3. e del velivolo in funzione della quota imponendo costanti:
- Velocità = 250 Km/h ( crociera)
- Peso = 1540 Kg ( max al decollo )
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3. Variazione di velocità
Figura 4. e del velivolo in funzione della velocità imponendo costanti:
- Quota = 0 m
- Peso = 1540 Kg ( max al decollo )
Figura 8. Δ e β in funzione della velocità imponendo costanti:
- Quota = 0 m
- Peso = 1540 Kg ( max al decollo )
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Significativa è anche la rappresentazione della polare indotta del velivolo relativa a diverse
configurazioni di volo ( ).
Figura 6. Polare indotta del velivolo
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4. DETERMINAZIONE DEL CARICO LUNGO L’ALA
Lo scopo di questa esercitazione e determinare il carico aerodinamico lungo
l’apertura alare b.
Forma in pianta della semi-ala con distribuzione ellittica delle corde
4.1. Metodi di Schrenk
Il metodo ingegneristico di Schrenk ci consente di determinare il carico aerodinamico lungo un’ala
finita di apertura b per un valore di CL = 1
L’ipotesi fondamentale del metodo consiste nel valutare il carico addizionale lungo l’apertura come
media tra la distribuzione delle corde effettive dell’ala in esame ed una distribuzione di un’ala a
forma impianta ellittica avente la stessa area.
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Figura 10 .Distribuzione di carico lungo l’ala secondo il Metodo di Schrenk, CL = 1
4.2 Formula di Pope e Haney
Tale formula ci consente di poter estendere l’applicazione del metodo di Schrenk anche ad ali
dotate di freccia non nulla.
Assegnando infatti un Λ = 30° avremo una distribuzione di carico completamente diversa a causa
dello spostamento dello stesso verso le estremità.
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Figura 12.Applicazione della Formula di Pope e Haney.
4.3 Svergolamento dell’ala
E stato supposto un angolo di svergolamento pari a -1° tra profilo di radice e di estremità, che
condiziona inevitabilmente la distribuzione del carico complessivo lungo l’ala in virtù della
presenza di un carico basico, oltre che uno addizionale.
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Figura .Carico basico lungo l’ala per effetto di uno svergolamento = -1°
Risulta facile verificare dal grafico il fatto che si tratta di una distribuzione di carico per CL = 0.
La presenza dello svergolamento aerodinamico, e quindi del carico basico, influisce sulla
distribuzione di carico complessivo lungo l’ala.
Figura. Rappresentazione della distribuzione di carico complessiva agente sull’ala
con svergolamento = -1°
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5. Lo stallo
L’obiettivo è determinare il valore del CL convenzionale di stallo, per l’ala del velivolo in esame ed
il sentiero di stallo che la caratterizza.
Le condizioni di volo analizzate corrispondono a:
- Velocità di stallo: = 110 Km/h.
- Quota: livello del mare.
Dal modello di atmosfera standard internazionale otteniamo, per la quota considerata:
- viscosità dinamica: .
- densità: .
Abbiamo inoltre supposto che l’ala del velivolo fosse dotato di un profilo Gottingen 648.
Figura 13. Rappresentazione geometrica del supposto profilo GOE-648 dell’ala.
Si assume che lo stallo dell’ala inizia quando all’aumentare del CL la curva del carico addizionale diventa
tangente alla curva C lmax.
Il Cl max relativo al profilo Gottingen nelle condizioni di volo prima elencate è stato ottenuto da X-Foil ed è
pari a 1.82, mentre il CL di stallo del primo profilo dell’ala per il profilo è pari a 1.605 cui corrisponde un
angolo convenzionale di stallo di 11,75°
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Figura 14.Calcolo del sentiero di stallo per il velivolo NLA AC-500 supponendo che l’ala abbia un profilo GOE - 648,
con distribuzione di corda costante.