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ALMA MATER STUDIORUM – UNIVERSITA’ DI BOLOGNAALMA MATER STUDIORUM – UNIVERSITA’ DI BOLOGNA
Seconda facoltà di ingegneriacon sede a Cesena
Corso di Laurea specialisticain ingegneria meccanica
Sede di Forlì
STUDIO ED OTTIMIZZAZIONE DEL SISTEMA DI STUDIO ED OTTIMIZZAZIONE DEL SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO SU DI UN CESSNA 172 PER IL MOTORE RAFFREDDAMENTO SU DI UN CESSNA 172 PER IL MOTORE
1400 JTD AVIO1400 JTD AVIO
CANDIDATO RELATORECANDIDATO RELATORE
Alessandro Folicaldi Prof. Ing. Luca Piancastelli
Obiettivo della tesi Obiettivo della tesi Sostituzione del sistema di raffreddamento di un motore aeronautico a ciclo Diesel
Fasi di studio Fasi di studio
• Scelta e progettazione di un sistema di montaggio• Disegno dell’interfaccia di montaggio• Disegno dei condotti: convergente e divergente• Installazione degli scambiatori di calore• Installazione delle tubazioni dei diversi circuiti• Verifica del centraggio del motore
Effetto MeredithEffetto MeredithLa struttura del condotto che installerò è basata su questo principio
Il radiatore va inserito all’interno di un condotto appositamente progettato:
tratto 0 - 1: condotto divergente → il flusso d’aria rallenta e aumenta la pressione in 1
tratto 1 - 2: radiatore → la cessione di calore al flusso d’aria fredda ne provoca l’accelerazione
tratto 2 – 3: condotto convergente → il flusso è ulteriormente accelleratoSe si supera una certa velocità critica, la resistenza del condotto, invece di aumentare, diminuisce progressivamente, fino a trasformarsi in una spinta propulsiva (cioè V3 > V0).
Si ha così una spinta propulsiva del tutto gratuita in termini di consumo.
Il radiatoreIl radiatore
Per quanto riguarda lo studio e il dimensionamento del radiatore che utilizzerò, mi sono servito del lavoro svolto dall’ing. Morini.
Informazione base dello studio:
20728.0 mAradiatore =
Interfaccia di montaggioInterfaccia di montaggioAspetti fondamentali:• di semplice costruzione• facile da montare• facilitare le operazioni di manutenzione
Modifiche costruttiveModifiche costruttiveTelaio
• Prima
• Dopo
Modifiche costruttiveModifiche costruttiveCofano motore
• Dopo
• Prima
Informazioni alla base dello studio:
• Area di ingresso teorica
• Area di ingresso utilizzata
• Area di uscita
Condotti di ventilazioneCondotti di ventilazioneCondotto divergente
Condotti di ventilazioneCondotti di ventilazioneCondotto divergente
Informazioni alla base dello studio:
• Area di ingresso
• Area di uscita
Condotti di ventilazioneCondotti di ventilazioneCondotto convergente
Montaggio generaleMontaggio generale
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Montaggio generaleMontaggio generale
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Montaggio generaleMontaggio generale
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Montaggio generaleMontaggio generale
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Montaggio generaleMontaggio generale
Centraggio del velivoloCentraggio laterale
Componenti considerati:• Motore• Serbatoi di olio e gasolio• Controtelaio• Pacco accumulatori
Si impone che il baricentro delgruppo motore appartenga alpiano di simmetria del velivolo
1 1 . . . .1 1 1 0g g o o p b p b m m ct ctP b P b P b P b P b⋅ + ⋅ + ⋅ − ⋅ − ⋅ =
. . . .1 8504 p b p bP b Nmm⋅⋅ =
Centraggio del velivoloCentraggio longitudinale
Componenti considerati:• Motore• Serbatoi olio e gasolio• Controtelaio• Riduttore• Pacco accumulatori• Sistema di raffreddamento
E’ stato imposto un momentoMvm del gruppo rispetto alparafiamma
67,12 658,22 658 220 VMM kg m Nm Nmm⋅= − ⋅ = − = −
Pacco accumulatoriCon le due condizioni imposte dal centraggio, imponendo la scelta di
batterie già utilizzate nella vecchia configurazione, si è risaliti alla posizione del pacco accumulatori ai fini dell’equilibrio
Data sheet: batteria al piombo• Capacità: 45 Ah• Tensione: 12 V• Dimensioni: 198 x 166 x 174 mm• Massa: 15 kg
Risultato:
=> eseguita con successo la verifica all’ interferenza
ConclusioniConclusioniPosso dunque affermare che gli obiettivi posti all’inizio dello studio sono
stati pienamente raggiunti in quanto si è dimostrata la fattibilità costruttiva di un’alternativa all’impianto di refrigerazione già esistente
in grado inoltre di sviluppare una spinta utile teorica pari a:
S=77 [N]
Conclusioni
• Vecchia soluzione
• Nuova soluzione