Università degli Studi di BolognaFACOLTA’ DI INGEGNERIA
Corso di Laurea in Ingegneria MeccanicaDisegno Tecnico Industriale
STUDIO DI FATTIBILITA’ DI UN ULTRALEGGEROAVENTE LE CARATTERISTICHE AERODINAMICHE
DEL MACCHI 205Tesi di laurea di: Pietro Sternativo
Relatore:Chiar.mo Prof. Ing. Luca Piancastelli
Correlatori:Chiar.mo Prof. Ing. Gianni CaligianaChiar.mo Prof. Ing. Alfredo Liverani
Anno Accademico 2003-2004
Obiettivi:
1. Forma esterna dell’aeroplano identica a quella del Macchi 205.
2. Massa complessiva non superiore ai 450 kg, come previsto dal D.M. n° 106 riguardante l’omologazione degli ULM.
3. Pienamente acrobatico con una sola persona a bordo (massa complessiva massima a pieno carico 370 kg).
4. Non acrobatico con due persone a bordo (450 kg).
La nuova fusolieraCaratteristiche (identiche al MC 205 V):
�Apertura alare = 10,58 m
�Superficie alare = 16,8 m²
�Lunghezza ala destra = 4,321m
�Lunghezza ala sinistra = 4,521m
�Lunghezza totale = 8,84 m
�Altezza = 3,03 m
�Peso a pieno carico con 2 persone a bordo = 450 kg
�Velocità max.= 280 km/h
La forma esterna e la geometria rimangono le stesse dell’aeroplano originale.
Macchi 205 V monoposto Macchi 205 ulm biposto
pilota e passeggero pilota e bagagliaio
Seggiolino per pilota e passeggero
componenti:
• Poggiatesta in policarbonato
• Sedile in policarbonato
• Cintura in poliuretano (per il passeggero a due punti)
•Telaio in alluminio
Strumentazione elettronica
•Strumentazione completa •Unico dispositivo
•Contagiri digitale
Comandi di voloLa barra di comando ad aste muove gli alettoni e gli equilibratori
La pedaliera muove il timone di coda ed aziona le pompe dei freni
Motore Yamaha R1Motore: 4 tempi, 4 cilindri in linea inclinati in avanti.
Cilindrata: 998 CC.
Potenza max.: 132 kW (180 CV) a 12.500 giri/min.
Coppia max.: 110,1 Nm (11,2 kg-m) a 10.500 giri/min.
Alimentazione: iniezione elettronica.
Frizione: dischi multipli in bagno d’olio.
Trasmissione: 6 marce in presa costante.
Trasmissione finale: catena.
Catena: passo 530, maglie 120 ( carico di rottura36,7 kN, tensione della catena 20-25mm). tipo O-Ring.
Corona: 45 denti.
Pignone: 17 denti.
Massa tot.: 80 kg compreso radiatore con liquidorefrigerante, olio lubrificante e batteria.
Motore commerciale con il miglior rapporto peso/potenza (buona affidabilità)
La ruota posteriore della moto in VI marcia alla max velocità ha lo stesso numero di giri dell’elica (2800 rpm)
Carrello di atterraggioComponenti:
1. Sistema di sicurezza2. Scatola di ancoraggio3. Perno4. Viti5. Molle6. Anello di ancoraggio7. Gamba8. Kit forcella-ruota
Leva azionamento carrello
Cavetto in acciaio:
• trefolo da 114 fili più anima con una sigma di rottura di 1770 N/mm², un carico di circa 19,6 kN e coeff.te sicurezza =2,5.
• forza da esercitare sulla leva per l’azionamento = 130 N.
Forze che agiscono sul carrello(atterraggio d’emergenza sec. FAR 23)
� = Angolo stallo del profilo alare = 12°
� = Angolo caratt.co del carrello =10°
Fy = 2.5 M g
Fx = 0,65 Fy
M = 450 kg
R = �[Fx²+Fy²]
Rx = �[Fx²+Fy²] * Sin [10/180 * �]
Ry = �[Fx²+Fy²] * Cos [10/180 * �]
Dimensionamento e verifica della gamba
dimensionamento verifica
Tubolare:
Lunghezza = 1293 mm
Dest = 48,3 mm
Spessore = 1,5 mm
Dint = 45,3 mm
MomentoRx = Rx * Lunghezza
WRx = modulo di resistenza = 2502,75mm³
SigmaMomentoRx = MomentoRx/WRx
Sigma Ry = Ry/Area
SigmaTot = SigmaMomentoRx+SigmaRy
Sigma tot.= 990 MPa
Sigma amm.le = �s / n = 1400MPa
Sigma tot. � Sigma amm.le
Materiale utilizzato: acciaio 300M�r = 2100 MPa�s = 1700 MPan = 1,5
( y coincide con asse gamba carrello, -x direzione moto)
Atterraggio con imbardataImbardata = rotazione dell’aeroplano attorno al suo asse verticale baricentrico
L utile = 1475 mm
angolo di imbardata = 8°
Rz = Fz * Sin [8/180*Pi]
MomentoRz = Rz/ WRz
WRz = 2502,75 mm³
SigmaMom.Rz=Mom.Rz/WRz=470 MPa
Sigma Mom.Rz � Sigma amm.le
Ottimizzazione diametro perno e viti di ancoraggio
X = diametro esterno del pernoY = fattore moltiplicativo per il
diametro interno Z = massa
X=D diametro est. pernoY
Z
Dperno ottimo = 15 mm
D viti di ancoraggio = 8mm
Y*D=
diam
etro
int.
pern
o
Z massa perno
Scatola di ancoraggio
Castello motore
Il castello motore è costituito da due ordinate rinforzate.
Ordinata zero rinforzata Ordinata rinforzata
Posizionamento motore
Motore ancorato tra le due ordinate.
Trasmissione
�trasmissione
�particolare catena
Dimensionamento alberi di trasmissionePignone:
Fattore sicurezza = 1,2ncrit albe.pig.= Fattore sicurezza* npig.
Elica:
Ottimizzazione:
Lung. alb.pig.=528 mm
��
���
�=⋅⋅
=s
radnpignonepignonealbcrit 1198
60
2..
πω
d alb.pig.= 26 mm
d alb.elica = 26 mm
200 400 600 800 1000 1200 1400
20
40
60
80
100
120
Lung. alb. vel.
Massa totale
2 alberi
��
���
�=⋅⋅=s
radnelicaelicaalbcrit 351
602
..
πω
2..
2..
.. 1010
128100��
�
�⋅⋅⋅
= velalbpignonealbcritpignonealbcrit
Ld
πω
2..
2..
.. 1010
128100��
�
�⋅⋅⋅
= lentoalbelicaalbcritelicaalbcrit
Ld
πω
Verifica• Albero pignone = tubo Dest.= 42,4mm• Spessore = 2,6mm• Albero elica = tubo Dest.= 76,1mm• Spessore = 2,9mm
2
22
n1=�
�
�
�+��
�
� +tcritico
tors
NCritico
Norm
Fcritico
Fless
ττ
σσ
σσ
n = coeff.te sicurezza = 2,5
Cuscinetti: p
a PC
aaL ��
�
�⋅⋅= 2311Durata in milioni di giri (99% affidabilità):
• pignone: SKF sigla 61808 (con durata prevista di 800 milioni di giri)
• elica: SKF sigla 61815 (con durata prevista di 1700 milioni di giri)
• Peso totale trasmissione circa 7,20 kg
ConclusioniSono stati raggiunti tutti gli obiettivi prefissati. Allestimento completo con una massa totale di circa 410 kg, grazie ad una scelta opportuna dei materiali.
Possibili sviluppi:• Miglioramenti sulla scatola di ancoraggio del carrello mediante
modifica geometrica.• Possibile collocazione del motore vicino elica, con rinforzo piano
di coda.