Meccanica del Volo Promemoria lezione

Promemoria lezione
AA 2008-2009
Orario
Calendario in Bacheca Didattica
Meccanica del Volo
Martedì:
14.15 - 16.15
14.15 - 16.15
Mercoledì: 14.15 - 16.15
aula BL27.0.5 (lez)
aula CS1.7* (ese A) Campus Bovisa Cosenz
aula L09
(lez)
Venerdì:
aula BL27.0.7 (lez)
aula LM1 (ese B)
09.15 - 11.15
09.15 - 11.15
squadra A da AA a MARI
squadra B da MARJ a ZZZ
Obiettivi del corso e contenuti del corso
I più grandi del cielo
Breve sguardo ai giganti dell’aria
Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale
Politecnico di Milano
Obiettivi e contenuti del corso
Meccanica del Volo
Il corso presenta i fondamenti della meccanica del volo dei velivoli ad
ala fissa ed in particolare esaminerà più da vicino il calcolo delle
prestazioni e come esse dipendano dai parametri più significativi, quali
il peso, la velocità, la trazione e la potenza.
Vengono esaminate
• le prestazioni puntuali ed integrali,
• le prestazioni di decollo e atterraggio,
• l’equilibrio,
• la stabilità statica,
unitamente ai procedimenti di calcolo preliminare che consentono la
predizione delle principali caratteristiche di volo.
I procedimenti di calcolo vengono programmati ed utilizzati in ambiente
MATLAB®.
Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale
Politecnico di Milano
Precedenze consigliate
Analisi Matematica (A-B),
Calcolo Numerico (A),
Fluidodinamica I,
Meccanica del Volo
Meccanica Razionale.
Precedenze obbligate (di verbalizzazione)
Istituzioni di Ingegneria Aerospaziale.
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Politecnico di Milano
Meccanica del Volo
Descrizione degli argomenti trattati
Nozioni introduttive:
cinematica e sistemi di riferimento, atmosfera standard
internazionale, altimetria e anemometria, profili di volo,
equazioni del moto, condizioni di volo simmetrico.
Elementi di propulsione aeronautica:
tipologie e prestazioni dei propulsori aeronautici, teoria delle eliche.
Prestazioni puntuali ed integrali in volo rettilineo:
volo orizzontale rettilineo uniforme, autonomie, salita stazionaria
ed accelerata, planata.
Prestazioni puntuali in volo manovrato:
richiamata, virata corretta, fattore di carico.
Prestazioni terminali:
decollo, decollo critico, atterraggio.
Equilibrio, controllo e stabilità statica longitudinale:
equilibrio longitudinale, trimmaggio, stabilità statica
longitudinale, controllabilità, stabilità in manovra.
Equilibrio, controllo e stabilità statica latero-direzionale:
equilibrio latero-direzionale, manovra delle superfici di controllo
stabilità statica latero-direzionale.
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Politecnico di Milano
Modalità di verifica
Meccanica del Volo
Le prove necessarie ai fini della valutazione del corso consistono in
1.
un compito scritto composto da alcuni esercizi numerici e
domande teoriche sull’intero programma d’esame;
2.
un elaborato che, ripercorrendo le procedure messe a punto
durante le esercitazioni, presenti caratteristiche e prestazioni di
un dato velivolo.
L’elaborato viene assegnato dai docenti specificandone il contenuto ed il
formato e va consegnato prima del compito scritto.
È previsto un compito scritto per ogni appello d’esame (Luglio,
Settembre, Febbraio). In caso una o entrambe le prove (compito
scritto ed elaborato) risultino negative, sarà possibile il loro
recupero in un appello successivo.
A discrezione dei docenti, potrà essere richiesto un colloquio orale
integrativo della valutazione.
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Politecnico di Milano
Testi consigliati
Dispense del corso disponibili in bacheca didattica
Meccanica del Volo
Testo di riferimento (da integrare con le dispense e gli altri testi consigliati):
J.D. Anderson, Introduction to flight, New York : McGraw-Hill, 1989.
Testi da consultare su uno o più argomenti:
A.C. Kermode, Mechanics of flight, Pitman, 1972.
G.J.J. Ruijgrok, Elements of airplane performance, Delft University Press, 1990;
A. Miele, Flight mechanics Vol. 1 - Theory of flight paths, Addison-Wesley, 1962;
G. Rotondi, Aeronautica generale, Clup, 1978;
A. Lausetti - F. Filippi, Elementi di meccanica del volo, Levrotto e Bella, 1956;
B. Etkin, Dynamics of atmospheric flight, Wiley, 1972;
B.W. McCormick, Aerodynamics, aeronautics and flight mechanics, Wiley, 1995;
T.R. Yechout, Introduction to aircraft flight mechanics, AIAA, 2003.
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Meccanica del Volo
Dispense del corso disponibili
in bacheca didattica
1 – Modellazione del velivolo
2 – Modello dell’atmosfera
3 – Strumentazione di volo
4 – Forze aerodinamiche (NB - 2° versione provvisoria)
5 – Forze propulsive
(NB - 1° versione provvisoria)
6 – Equazioni del moto
7 – Equilibrio, controllo e stabilità longitudinali in volo rettilineo
8 – Prestazioni in volo livellato
9 – Prestazioni in salita
10 – Equilibrio, controllo e stabilità latero-direzionali in volo rettilineo
11 – Analisi delle traiettorie in volo manovrato
12 – Equilibrio, controllo e stabilità longitudinali in manovra
13 – Prestazioni in virata corretta
14 – Analisi delle traiettorie in fase terminale
15 – Profilo di volo e pianificazione
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I più grandi velivoli da trasporto
AN 225
C5
A 380
Meccanica del Volo
B 747
B 777
A 350
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Meccanica del Volo
Antonov An-225
L’AN-225 “Mriya” (=“Sogno”) è stato
progettato e costruito tra il 1984 ed il
1988 per i seguenti scopi:
• trasporto a lungo raggio di merci
sovradimensionate;
• trasporto intercontinentale nonstop di carichi di 180/200 t di peso;
• trasporto di oggetti pesanti fino a
200 tonnellate sulla fusoliera (non a
caso, l’AN-225 ha trasportato lo
shuttle sovietico “Buran”).
Inoltre, lo spazio cargo pressurizzato, lungo 43 m, largo 4,4 m ed alto 6,4 metri
consente di trasportare una grande quantità di merci:
• fino a sedici containers aeronautici del tipo UAC-10;
• fino a cinquanta automobili;
• singoli articoli pesanti fino a 200 tonnellate (turbine, generatori, veicoli pesanti).
Al momento, l’AN-225 opera per conto di Antonov Airlines, una divisione di
Antonov ATSC che si occupa di trasportare merce nei maggiori aeroporti del
mondo su commissione, ma non si esclude un suo possibile uso per il lancio di
nuovi programmi spaziali, come il programma russo/ucraino MAKS.
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Meccanica del Volo
An-225
Crew: 6
Capacity: 70 passengers
Payload: 250,000 kg (551,000 lb)
Door dimensions: 440 x 640 cm (14.4 x 21.0 ft)
Length: 84 m (276 ft)
Wingspan: 88.40 m (291 ft 2 in)
Height: 18.1 m (59.3 ft)
Wing area: 905.0 m² (9,741 ft²)
Empty weight: 175,000 kg (385,800 lb)
Max takeoff weight: 640,000 kg (1,411,000 lb)
Powerplant: 6× ZMKB Progress D-18
turbofans, 229 kN (51,600 lbf) each
Takeoff run: 3,500 m (11,500 ft)
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Manufacturer
Antonov
Type
Strategic airlifter
Produced
1988
Number of built 1
second partially built
Antonov An-225
Meccanica del Volo
Length:
90.12 m
Width:
45.90 m
Field area: 3,640.50 m²
Length:
84 m (276 ft)
Wingspan: 88.40 m (291 ft 2 in)
Height:
18.1 m (59.3 ft)
Wing area: 905.0 m² (9,741 ft²)
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Meccanica del Volo
Antonov An-225
Performance
Maximum speed: 850 km/h (460 knots, 530 mph)
Cruise speed: 750 km/h (400 knots, 465 mph)
Range:
With maximum fuel:
14,000 km (8,700 mi)
With maximum payload: 4,000 km (2,500 mi)
Service ceiling: 10,000 m (33,000 ft)
Wing loading: 662.9 kg/m² (135.5 lb/ft²)
Thrust/weight: 0.234
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C-5 Galaxy
Manufacturer
Lockheed-Georgia Co.
Meccanica del Volo
Produced
1968 – 1973 C 5A
1985 – 1989 C 5B
Crew: 7: Pilot, copilot,
two flight engineers, three loadmasters
Payload: 270,000 lb (120,000 kg)
Length: 247 ft 1 in (75.3 m)
Wingspan 222 ft 9 in (67.89 m)
Height: 65 ft 1 in (19.84 m)
Wing area: 6,200 ft² (580 m²)
Empty weight: 380,000 lb (170,000 kg)
Max Takeoff Weight: 840,000 lb (381,000 kg)
Powerplant: 4× General Electric TF39
high-bypassturbofans, 43,000 lbf (190 kN) each
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Type
Strategic airlifter
Number of built 131
Unit cost
$167.7 million (C-5B)
C-5 Galaxy
A cargo hold 121 ft long, 13.5 ft high, and 19 ft wide
(37 m by 4.1 m by 5.8 m), or 31,000 ft3 (880 m³).
An upper deck seating area for 73 passengers
Meccanica del Volo
Landing gear with 28 wheels sharing the weight.
Performance
Maximum speed: 570 mph, (920 km/h)
Range: 3,257 nm (3,749 mi, 6,033 km)
Service ceiling: 34,000 ft (10.4 km)
Rate of climb: 1,800 ft/min (9.1 m/s)
Wing loading: 120 lb/ft² (610 kg/m²)
Thrust/weight: 0.22
Stall speed: 114 knots (131 mph).
Takeoff roll: 8,400 ft (2,600 m)
Landing roll: 3,600 ft (1,100 m)
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Meccanica del Volo
I velivoli da trasporto commerciale
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B 747
Type Airliner
Manufacturer Boeing Commercial Airplanes
Maiden flight 1969-02-09
Meccanica del Volo
Introduced
1970-01-22 with Pan American World Airways
and Trans World Airlines
Japan Airlines (60)
British Airways (57)
Korean Air (42)
Primary user Cathay Pacific (37)
Qantas (35)
China Airlines (34)
Air France (32)
Number built 1375 as of 2006
747-100 $24,000,000 (1967)
747-200 $39,000,000 (1976)
Unit cost
747-300 $82,000,000 (1982)
747-400 $230,000,000 (2006)
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B 747 Family
747-100
747-200
747-300
747-400
747-400
ERF
747-8I
Cockpit Crew
Three
Three
Three
Two
Two
Two
Length
70.6 m
70.6 m
70.6 m
70.6 m
70.6 m
76.4 m
Wingspan
59.6 m
59.6 m
59.6 m
64.4 m
64.4 m
68.5 m
Height
19.3 m
19.3 m
19.3 m
19.3 m
19.3 m
19.4 m
162,400kg
174,000 kg
178,100 kg
178,756 kg
164,382 kg
176,691kg
Maximum taketakeoff weight
333.4 t
374.8 t
374,800 kg
396,890 kg
413,636 kg
439,985kg
Cruising speed
mach 0.84
(895 km/h)
mach 0.84
(895 km/h)
mach 0.85
(910 km/h)
mach 0.855
(913 km/h)
mach 0.855
(913 km/h)
mach 0.85
(910 km/h)
Maximum speed
mach 0.89
(1023 km/h)
mach 0.89
(1023 km/h)
mach 0.89
(1023 km/h)
mach 0.92
(1093 km/h)
mach 0.92
(1093 km/h)
Range
9,800 km
12,700 km
12,400 km
13,450 km
9,200 km
Max. fuel
183,380 L
199,158 L
199,158 L
216,840 L
216,840 L
46,500 lbf PW
46,500 lbf GE
50,100 lbf RR
54,750 lbf PW
52,500 lbf GE
53,000 lbf RR
54,750 lbf PW
55,640 lbf GE
53,000 lbf RR
63,300 lbf PW
62,100 lbf GE
59,500 lbf RR
63,300 lbf
PW
62,100 lbf
GE
Measurement
Meccanica del Volo
Weight empty
Engine thrust
each
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14,815 km
Meccanica del Volo
747-400
With all six million of its parts installed, a 747-400 rolls out of the Everett,
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B 767 Family
767-200
Length
767-200ER
767-300ER
48.5 m
(159 ft 2 in)
767-300F
54.9 m
(180 ft 3 in)
767-400ER
61.4 m
(201 ft 4 in)
47.6 m
(156 ft 1 in)
Wingspan
Meccanica del Volo
767-300
51.9 m
(170 ft 4 in)
Passengers
181 to 255
218 to 351
0
245 to 375
Cargo
81.4 m³
106.8 m³
454 m³
129.6 m³
6,050 km
10,450 km
Range
9,400 km
12,200 km
9,700 km
11,305 km
Cruise speed
Mach 0.8 (870 km/h, 540 mph)
Engines
Two high-bypass turbofans, usually either General Electric CF6-80 (about 289
kN thrust each) or Pratt & Whitney PW4062 (about 280 kN thrust each); some
aircraft use Rolls-Royce RB211 (about 267 kN thrust each)
Two Boeing 767 aircraft were involved in the
September 11, 2001 attacks. American Airlines
Flight 11, a 767-223ER, crashed into the north
tower of the World Trade Center,. United Airlines
Flight 175, a 767-222, crashed into the south tower
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Meccanica del Volo
B 747-8 Intercontinental
Boeing announced a new 747 model, the
747-8 (referred to as the 747 Advanced
prior to launch) on November 14 2005,
which will use same engine and cockpit
technology as the 787 (It was decided to
call it the 747-8 because of the
technology it will share with the 787
Dreamliner).
Boeing claims that the new design will be quieter, more economical and more
environmentally friendly. The passenger version (dubbed 747-8 Intercontinental)
will be capable of carrying up to 467 passengers in a 3-class configuration and
fly over 8000 nm (14816 km) at mach 0.86 (1054 km/h).
As a derivative of the already common 747-400, the 747-8 has the economic
benefit of similar training and interchangeable parts.
The 747-8I is also streched to add more capacity/payload.
It's streched from 70.8 to 76.4 meters.
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Grandi cambiamenti in 40 anni
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787 Dreamliner
Manufacturer
Boeing Commercial Airplanes.
Meccanica del Volo
Type
Strategic airlifter
Status
Under development
Unit cost
787-3: US$138-143 million
787-8: US$148-158 million
787-9: US$179-188 million
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Boeing 787 Dreamliner
Model
787-3
Cockpit crew
Passengers
Length
Meccanica del Volo
Wingspan
787-8
Two
223 (3-class)
296 (2-class)
223 (3-class)
186 ft 1 in (56.72 m)
170 ft (52 m)
197 ft 3 in (60.12 m)
32.2°
Height
55 ft 6 in (16.92 m)
Cabin width
18 ft 9in (5.77 m)
360,000 lb
(163,636 kg)
Cruise speed
263 (3-class)
206 ft (63 m)
Wing Sweepback
Max. take-off weight
787-9
480,000 lb
(217,724 kg)
540,000 lb
(244,940 kg)
.85 Mach
Range, loaded
2,500 - 3050 nm
4,650 - 5,650 km
7,650 - 8,200 nm
14,200 - 15,200 km
8,000 - 8,500 nm
14,800 - 15,750 km
Max. fuel
126,903 L
126,903 L
138,700 L
Service ceiling
43,000 ft (13,100 m)
Engines (2×)
General Electric GEnx or Rolls-Royce Trent 1000
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BOEING "GROTTAGLIESE"
787 DREAMLINER ENTRO
GIUGNO PRENDERA' IL VOLO
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Airbus
Meccanica del Volo
L'Airbus nasce nel dicembre 1970 come consorzio di imprese francesi e tedesche
col nome di Airbus Industrie a cui poi si aggiungeranno partecipanti britannici e
spagnoli.
Lo scopo è chiaramente quello di riuscire a competere ad armi pari con i giganti
dell'aeronautica statunitensi.
La sede principale è a Tolosa (Francia), ha circa 55.000 dipendenti e gli azionisti
sono EADS (80%) e BAE SYSTEMS (20%).
Per riuscire a raggiungere l'obiettivo di avere un "campione europeo" nel settore,
l'Europa ha concesso per anni condizioni vantaggiose, sotto forma di incentivi e
sgravi fiscali, all'Airbus stessa tanto che la ditta è stata spesso protagonista dei
round negoziali sul libero scambio tra Stati Uniti e Unione Europea.
Nell'ottobre 2006 la BAE ha ceduto all'EADS la sua quota del 20% per 2,75 miliardi
di euro, determinando il controllo al 100% della società da parte dell'EADS.
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Meccanica del Volo
Airbus Family
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Politecnico di Milano
Airbus Family
Meccanica del Volo
Aircraft
Engines
Seats
Launch
1st delivery
A300
2 engine
250-375
May 1969
A310
2 engine
200-280
July
A318
2 engine
136
Apr 1999
Oct 2003
A319
2 engine
145
June 1993
Apr 1996
A320
2 engine
180
Mar 1984
Mar 1988
A321
2 engine
220
Nov 1989
Jan 1994
A330
2 engine
253-440
June 1987
Dec 1993
A340
4 engine
261-440
June 1987
Jan 1993
A350
2 engine
250-350
end 2006
2012*
A380
4 engine
555-853
2002
2008
Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale
May 1974
1978 Dec 1985
Politecnico di Milano
Meccanica del Volo
A 380
Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale
Politecnico di Milano
Meccanica del Volo
A 380
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Politecnico di Milano
A 380
Measurement
A380-800
A380F
Two
Two
555 (3-class)
12 couriers
73 m (239 ft 6 in)
73 m (239 ft 6 in)
79.8 m (261 ft 10 in)
79.8 m (261 ft 10 in)
Height
24.1 m (79 ft 1 in)
24.1 m (79 ft 1 in)
Wheelbase
30.4 m (99 ft 8 in)
30.4 m (99 ft 8 in)
Outside fuselage width
7.14 m (23 ft 6 in)
7.14 m (23 ft 6 in)
Floor width, main deck
6.30 m (20 ft 8 in)
6.30 m (20 ft 8 in)
Floor width, upper deck
5.28 m (17 ft 4 in)
5.28 m (17 ft 4 in)
Wing area
845 m² (9,100 ft²)
845 m² (9,100 ft²)
Operating empty weight
276,800 kg (610,200 lb)
252,200 kg (556,000 lb)
Maximum take-off weight
560,000 kg (1,235,000 lb)
590,000 kg (1,300,000 lb)
90,800 kg (200,000 lb)
152,400 kg (336,000 lb)
Cruising speed
0.85 Mach
0.85 Mach
Maximum speed
0.89 Mach
0.89 Mach
8,000 nm (15,000 km)
5,600 nm (10,400 km)
310,000 L
356,000 L option
4 x GP7270 or Trent 970
4 x GP7277 or Trent 977
Cockpit crew
Seating capacity
Length
Meccanica del Volo
Span
Maximum payload
Range at design load
Maximum fuel capacity
Engines
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Meccanica del Volo
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World Air Traffic 0-24 h
Meccanica del Volo
On any given day, more than 87,000 flights are in the skies in the United States.
The average daily number of flights in the ECAC area is approximately 30,000.
At any given moment, roughly 5,000 planes are in the skies above the United
States. In one year, an average of 64 million takeoffs and landings.
European Civil Aviation Conference
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Boeing 777
Il Boeing 777 è un aereo ideato nel 1986 per venire incontro alle esigenze delle
compagnie di linea che richiedevano un velivolo che fosse a metà tra la capacità
del Boeing 767-300 e del 747-400.
Esteticamente è molto simile al fratello minore 767, ma di progettazione
completemente innovativa.
Meccanica del Volo
Tra le differenze facilmente individuabili vi è la presenza dei due carrelli
principali, ovvero quelli laterali (Main Landing Gear) a tre assali, dunque con sei
ruote per gamba.
È stato il primo aereo di linea ad essere progettato totalmente tramite CAD,
utilizzando il software CATIA.
Model Series
Orders
Deliveries
777-200
88
88
777-200ER
434
408
777-200LR
49
26
777-300
60
60
777-300ER
397
179
777F
73
2
Total
1101
763
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Politecnico di Milano
Airbus 350
Secondo gli intenti di Airbus dovrebbe sostituire l'A330 ed essere il principale
rivale del Boeing 787 Dreamliner e del Boeing 777-300ER.
Meccanica del Volo
L'A350 XWB è stato lanciato al salone aeronautico di Farnborough il 17 luglio
2006 dopo una riprogettazione dello stesso visto che le compagnie aeree non
gradirono la prima versione presentata nell'ottobre 2005 e chiesero al
costruttore europeo un velivolo più innovativo.
L'aereo sarà prodotto in 3 versioni -800, -900, -1000; nella sua versione di base
l'A350 avrà un'autonomia di 15.000 km e una velocità di crociera di 0,85 Mach e
come i suoi concorrenti farà largo uso dei materiali compositi e diminuirà i costi
di gestione della flotta.
Il primo volo è previsto per il 2009 mentre l'entrata in servizio è prevista per il
2013.
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Airplane Delivery Forecast
Meccanica del Volo
The market for air travel is set to grow at an average of 4.9 percent each year.
7.3 percent annual growth in world trade value will help drive a 6.1 percent
average yearly increase in air cargo.
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Meccanica del Volo
Airplane Delivery
Forecast
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http://en.wikipedia.org
Meccanica del Volo
http://www.hq.nasa.gov
http://history.nasa.gov/
http://www.centennialofflight.gov
http://www.airbus.com
http://www.boeing.com
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JANE'S ALL THE WORLD'S AIRCRAFT
Meccanica del Volo
Jane's All the World's Aircraft sets the standard in
aviation reference, providing exhaustive technical
detail on over 950 civil and military aircraft currently
being produced or under development by more than
550 companies.
Complete with photographs and line drawings to aid
recognition and comparison, this authoritative
resource provides you with the ability to evaluate
competitors, identify potential buyers, and business
partners, and examine aircraft equipment..
Key contents include:
Fixed- and rotary-wing aircraft
Lighter than air
Air-launched missiles
Aero-engines
First flights
Aerospace Calendar
Official records
Propeller technology
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