Formula della Risultante Aerodinamica
Slide 3: Risultante Aerodinamica - somma di Portanza e Resistenza
La FORZA AERODINAMICA e la somma vettoriale di PORTANZA e RESISTENZA.
Dal Secondo e Terzo Principio della Dinamica deriva che la REAZIONE AERODINAMICA si puo esprimere per mezzo della seguente formula:
Slide 4: Formula della Risultante Aerodinamica Fa = 1/2 rho v^2 S Cf
Slide 5: Coefficiente di forma Cf - determina la direzione della Risultante
Con i termini REAZIONE AERODINAMICA, RISULTANTE AERODINAMICA, FORZA AERODINAMICA si intende lo stesso concetto.
Il Coefficiente di Forma Cf
E' proprio il COEFFICIENTE DI FORMA che determina la direzione del vettore REAZIONE AERODINAMICA.
Esso dipende dalla geometria della semiala e dall'angolo di incidenza.
Slide 6: Cf determinato sperimentalmente nella galleria del vento
Il coefficiente di forma Cf viene determinato sperimentalmente nella galleria del vento, una volta misurata la Fa e noti densita, velocita e superficie maestra.
Studio iniziale dell'Elica
Slide 9: L'elica genera la Forza di Trazione - stesso principio della Portanza
Le pale di un'elica sono come due semiali, la cui forza, generata dal moto nel fluido, si chiama TRAZIONE.
Le differenze con un'ala sono:
- L'elica sposta una massa di fluido lungo l'asse longitudinale dell'aereo
- Le pale ruotano sull'asse della propria radice anziche procedere in direzione rettilinea
Ma il principio fisico di base e il medesimo!
La FORZA DI TRAZIONE viene generata dal moto relativo corpo-fluido esattamente come per la semiala, con lo stesso principio fisico, viene generata la PORTANZA.
Forma svergolata dell'elica
Slide 10: Elica svergolata - variazione parametri dal mozzo alla periferia
Un'elica non ha un profilo costante. Spostandosi dal mozzo fino alla periferia, variano molti parametri:
- Sezione
- Corda
- Angolo di incidenza
Perche l'elica e svergolata?
A parita di velocita angolare (rad/s) e frequenza di rotazione (RPM), l'elica incontra aria a velocita molto diverse lungo la sua apertura:
- Velocita BASSE vicino al mozzo
- Velocita ELEVATE alle estremita
Per avere una 'Forza di trazione' abbastanza costante in ogni sezione, alla variazione di velocita relativa corpo-fluido deve corrispondere una variazione dell'Angolo di incidenza.
Passo dell'Elica
Slide 11: Angolo di Calettamento e Passo dell'Elica
Angolo di Calettamento
L'angolo di incidenza dell'elica (variabile dal mozzo all'estremita) prende anche il nome di ANGOLO DI CALETTAMENTO.
Per avere un valore unico di riferimento dell'Angolo di calettamento si prende quello relativo alla sezione presente a circa 7/10 della lunghezza della pala.
Definizione di Passo
L'angolo di calettamento, con l'aereo fermo al suolo, determina il PASSO DELL'ELICA, che e la distanza con la quale l'elica "avanza" ad ogni suo giro.
Passo Geometrico vs Passo Reale
Slide 12: Passo Geometrico (teorico) e Passo Reale (avanzo)
| Tipo di Passo | Definizione | Altro nome |
|---|
| Passo Geometrico | Avanzamento teorico calcolato | Passo Teorico |
| Passo Reale | Avanzamento effettivo nell'aria | Avanzo |
Per il fatto che l'aria non e un materiale solido, sicuramente l'elica non "avanzera" nell'aria di quanto si puo calcolare in teoria. L'avanzamento reale sara inferiore.
Il Regresso
Slide 13: Il Regresso - differenza tra Passo Geometrico e Passo Reale
Passo Geometrico (teorico)
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Passo Reale (avanzo) | Regresso
──────────────────── | ─────────
Elica a Passo Fisso vs Variabile
Slide 14: Elica a Passo Corto (decollo) e Passo Lungo (crociera)
Problema dell'elica a passo fisso:
L'elica a passo fisso non e molto versatile: ha una unica velocita operativa, sotto o sopra la quale non puo che far aumentare il Regresso.
In realta servirebbe:
| Fase di volo | Tipo di passo | Caratteristica |
|---|
| Decollo | PASSO CORTO | GRANDE TIRO a BASSA VELOCITA' di avanzamento |
| Crociera | PASSO LUNGO | TIRO MINORE ad ALTA VELOCITA' di avanzamento |
Per questo motivo esistono le eliche a passo variabile, che permettono di ottimizzare le prestazioni in ogni fase del volo.
