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Università degli Studi di Bologna
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica
Disegno Tecnico Industriale
STUDIO DI FATTIBILITA’ DI UN ULTRALEGGERO
AVENTE LE CARATTERISTICHE AERODINAMICHE
DEL MACCHI 205
Tesi di laurea di:
Pietro Sternativo
Relatore:
Chiar.mo Prof. Ing. Luca Piancastelli
Correlatori:
Chiar.mo Prof. Ing. Gianni Caligiana
Chiar.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.
Seggiolino per pilota e passeggero
componenti:
• Poggiatesta in policarbonato
• Sedile in policarbonato
• Cintura in poliuretano (per il
passeggero a due punti)
•Telaio in alluminio
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 rottura
36,7 kN, tensione della catena 20-25mm).
tipo O-Ring.
Corona: 45 denti.
Pignone: 17 denti.
Massa tot.: 80 kg compreso radiatore con liquido
refrigerante, 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 atterraggio
Componenti:
1. Sistema di sicurezza
2. Scatola di ancoraggio
3. Perno
4. Viti
5. Molle
6. Anello di ancoraggio
7. Gamba
8. 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)
α = Angolo stallo del profilo alare = 12°
β = 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 * π]
Ry = √[Fx²+Fy²] * Cos [10/180 * π]
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 = σs / n = 1400MPa
Sigma tot. ≤ Sigma amm.le
Materiale utilizzato: acciaio 300M
σr = 2100 MPa
σs = 1700 MPa
n = 1,5
( y coincide con asse gamba carrello, -x direzione moto)
Atterraggio con imbardata
Imbardata = 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 perno
Y = fattore moltiplicativo per il
diametro interno
Z = massa
Y
Z
Dperno ottimo = 15 mm
D viti di ancoraggio = 8mm
Z massa perno
Castello motore
Il castello motore è costituito da due ordinate rinforzate.
Ordinata zero rinforzata Ordinata rinforzata
Dimensionamento alberi di
trasmissionePignone:
Fattore sicurezza = 1,2
ncrit albe.pig.= Fattore sicurezza* npig.
Elica:
Ottimizzazione:
Lung. alb.pig.=528 mm
s
radnpignone
pignonealbcrit 119860
2..
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
60
2..
2
..
2
..
..10
10128100
velalbpignonealbcrit
pignonealbcrit
Ld
2
..
2
....
1010
128100
lentoalbelicaalbcrit
elicaalbcrit
Ld
Verifica• Albero pignone = tubo Dest.= 42,4mm
• Spessore = 2,6mm
• Albero elica = tubo Dest.= 76,1mm
• Spessore = 2,9mm
2
22
n
1
tcritico
tors
NCritico
Norm
Fcritico
Fless
n = coeff.te sicurezza = 2,5
Cuscinetti: p
aP
CaaL
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
Conclusioni
Sono 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.