Meccanica del volo - Appunti

Modelli per la meccanica del volo

• Modello del velivolo
• Modello dell’ambiente
• Terra
• Atmosfera

Modelli del velivolo

1. Punto materiale orientato ha 3 g.d.l., è un punto con un suo riferimentoPunto Sistema di riferimentolerende poiché Varianosi necessario forze aerodinamiche condelVerso moto incidenzadi eccangololaPerdono di distribuzione MassaeFORZEdisignificatoPerovviare modella 2aquesta.

2. Corpo rigido 6 g.d.l. terramareEQUILIBRIOSTABILITÀCONTROLLO2.2 corpo rigido a 3 gdl verticale.

• 2 gdl lineari longitudinale
• G1 gdl rotazionale beccheggio

3. Flessibile aeroelasticità AerodinamicheinfluenzaL'aereo forzeleflette e questa.

Modelli per la meccanica del volo

• Modello del velivolo
• Modello dell’ambiente
• Terra
• Atmosfera

Modelli del velivolo

1. Punto materiale orientato ha 3 g.d.l., è un punto con un suo riferimentoPunto sistema dit riferimentolerende poiché Varianosi necessario forze aerodinamiche condelVerso male incidenzadi eccangololaPerdono di distribuzione MassaeFORZEdisignificatoPerovviare modella 2aquesta.

2. Corpo rigido 6 g.d.l. Per valutare iEQUILIBRIOstabilitàControllo2.2 corpo rigido a 3 gdl verticale.

• 2 gdl lineari longitudinale
• G1 gdl rotazionale Beccheggio

3. Flessibile aeroelasticità AerodinamicheinfluenzaL'aereo forzeleflette e questo.

Modello della Terra

In volomeccanica_del 1 uniforme carbiadirezionecampo nongravitazionale edPiatta costanteTerra valido vol intercontinentali bassaaper eBREVI nn quotaRotanteNON a RettilineecostanteQuotaTRAIETTORIE sonoa ioioioio3 Terra èRotante inerziale sistema di riferimento non CoriolisFondaNoes.

Modello di atmosfera

Loss le dasono nellaaltaforze cosevarieinfluenzate faerodinamiche lale di 4Descrivo variabilivarianocome constato quotaseguentiO temperatura ti Quotap pressionedensità9 4Ipotesi didel 04Riferimento sinCONDIZIONIMODELLO 0gas 288,15kperfetto PoiANA 101325Pain quiete nocumentiascensionali FenomeniIIIIn datidel sono chefannoparteNon modello marisultatoil modelloalterano delse modificatiil modelloma stessonon ISATMOSPHERE AINTENTIONAL STANTARD Volo èAtmosferico inBassaTROPOSFERA mark stratosfera100kmLINEA KARMANdiANA cheè rarefattatalmenteW GENERAREnecessaria ala WE ALLAPORTANZA SUPERIORERimanerePER ORBITAinKim PerOLTRE i 100 convenzionesono Volandoin ORBITA stononalla Portanzagrazienell'Isa nella11km realtàTROPOSFERA ai polio 8kmall'equatore 17kmdell'ariacantiere 70 laCaratterizzata da conElevato scambio energetico un superficie terrestreSTRATOSFERA km dallanell'Isa realtànella5011 kmasoi.sitroposferadallacheèsperimentalmente Verificatosi LATITUDINEindipendentemente6,5ste huhTuttavia iniziala lalatitudine variadi a_della cuivariare TROPOPAUSAtemperaturaT costuna sezione a NEL MODELLO STANDARD11kmTROPOSFERA OAti 6,1kmINDERIVAZIONE STANDARDModello di forze YEQUILIBRIO su FasoHdP da qgdadh.io gothdidell'idrostaticaTROVO EQUAZIONEIntegra i DIn ifANA IpdiinfinitesimoCUBO ftp.hdtfDerivation of the Model from Hypotheses (II)By integration between an initial and a generic altitude,We define the temperature gradient so that ifFrom practical measurements, the ISA model defines.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

Definisco AdiGRADIENTE djTEMPERATURAunme 71troposfera fdoeadhlnfpj.FI 9pIbnIqaFr r iel doio adhlnfo.IRstratosfera IdhFaofIdhhIaIrachenilnf.If aLoch eOTTENGO RISOLVENDO STRATOSFERATROPOSFERA hai aln.intp go.etgai diogoatskin YinLe funzioni che 0 derivatadescrivono hannoP discontinuaprimapIn112 000 dellaIL01 MODELLO15AATMOSFERA valeesiste km20sino anellequalsiasi scostamento condizioni vienedi riferimento rappresentadalscostamento riferimentouno ISAcome DO0 D0 0ES 102298 Isa sat atIn le neldecollo da particolariluoghiparticolare verificareper performanceladi della pressionebordo che sfruttanoSTRUMENTI MISURAZIONEindicatore velocitàdiALTIMETRO MachNumeroindicatorAirspeed verticalevelocitàquota aria convinca ptALTIMETRO ltramitelaP Isala statica QuotatrovaMisura dae questa rilevala il lanell'Isafree cambiacambiando quindisi quotafunzionamento eQUE Psfrutta la distandard riferimentoUE la modovicini similivelivolidueavendo in nellocondizioni stessorileveranno quotasaranno insecertie che diverse nonsaremo rilevano siquindi questi scontrerannoatei lasfrutta Pla verràpresodi 0comecuiun aeroporto quotala letturaPer sulladegliusata ostacolirendedifficile orograficiatterraggi oggipoco slmle sonocartina cuiquoteanni larileva Plasi asidell'aeroporto si inserisce nelquota zero oprolunga ladilamodello realeavrà Slimsinuova quotariferimentoquota lavolta rileveràe realedell'aeroportoatterrati siuna quotaVI atterraggioFLIGHT lolevels ONE tuttistandardmisurati in uguale pervelivolii fra loroprossimi1 Fli 100 ft Velivoli FLdi 1000ft10 idistanzatiene fra 3004sicurezzasi comeQuando ilchiede disi richiede FLinPermesso quotacambiare sies 30di Fcdi salireChiedoINDICATORE Velocitadi Psfrutta NecessitàPilottubodila della densitàfradifferenza eel'stancahaPerciò varie Regolazioni.

Reference values

Pressure at the bottom of the troposphere and stratosphere.

Temperature at the bottom of the stratosphere.

To ensure continuity in the modelFrom measurements.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

Airspeed indicatorThis tool is based on the principle of the differential barometer, i.e. it measures the differencebetween two pressures.The two pressures are provided by the Pitot tube. A mathematical expression relates the flightspeed to the differential (i.e. impact) pressure.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

The Pitot Tube Static pressure probeTotal pressure probeAirspeed indicator.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

Tubo di thatvPaw Istat PspointIl l'ANEMOMETRO è settato su1 ff i 225µm hoEasTrovo VitaAirspeedEquivalse se eraPantheraVV trova Vadato GasFIVersify VaasStatic pressure probes on A330 Pitot Probes on the DC9/80Pitot Probe on Bombardier Global 600.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

Definitions of flight speedName DescriptionIndicated airspeed Speed measured by the airspeed indicator, affected by the measurementIAS errors of the Pitot tubes.Calibrated airspeed Speed at which the aircraft should fly at sea level (ISA) to experience theCAS same impact pressure (assuming a compressible flow). It is obtained fromthe IAS by correcting the measurement (position) error.Equivalent airspeed Speed at which the aircraft should fly at sea level altitude (ISA) to experienceEAS the same dynamic pressure (assuming an incompressible flow). It isobtained by correcting the CAS with the air density.True airspeed Speed of the aircraft with respect to the air. It is obtained from the EAS byTAS adding the information on the true density.Ground Speed Speed with respect to the ground. It is obtained by vectorially summing theGS airplane and the wind velocities.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

Equation of the Pitot tube in the incompressible regimeLet us write the Bernoulli theorem, for incompressible flows, between the undisturbed flow,denoted with ( ) , and the total pressure probe, denoted with ( )antStatic pressure Dynamic pressureTotal pressureThe static (i.e. lateral) pressure probe is positioned so that we have p p , and by introducinglatthe impact pressure we can estimate the airspeed as.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

Equation of the Pitot tube in the compressible regimeWe report here only the final outcome.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

Relationship between the EAS and TASThe equivalent airspeed is the speed at which the airplane should fly at the sea level, with the ISA, toexperience the dynamic pressure measured at the true flight altitude.By solving for V we getEASThis process is known as altitude correction.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

EAS TAS Conversion Graph.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

Mach NumberThe Mach number is the ratio between the true air speed V and the speed of sound aFor an ideal gas , and for the air 1.4.

Modello della Terra

In volomeccanica_del 1 uniforme carbiadirezionecampo nongravitazionale edPiatta costanteTerra valido vol intercontinentali bassaaper eBREVI nn quotaRotanteNON a RettilineecostanteQuotaTRAIETTORIE sonoa ioioioio3 Terra èRotante inerziale sistema di riferimento non CoriolisFondaNoes.

Modello di atmosfera

Loss le dasono nellaaltaforze cosevarieinfluenzate faerodinamiche lale di 4Descrivo variabilivarianocome constato quotaseguentiO temperatura ti Quotap pressionedensità9 4Ipotesi didel 04Riferimento sinCONDIZIONIMODELLO 0gas 288,15kperfetto PoiANA 101325Pain quiete nocumentiascensionali FenomeniIIIIn datidel sono chefannoparteNon modello marisultatoil modelloalterano delse modificatiil modelloma stessonon ISATMOSPHERE AINTENTIONAL STANTARD Volo èAtmosferico inBassaTROPOSFERA mark stratosfera100kmLINEA KARMANdiANA cheè rarefattatalmenteW GENERAREnecessaria ala WE ALLAPORTANZA SUPERIORERimanerePER ORBITAinKim PerOLTRE i 100 convenzionesono Volandoin ORBITA stononalla Portanzagrazienell'Isa nella11km realtàTROPOSFERA ai polio 8kmall'equatore 17kmdell'ariacantiere 70 laCaratterizzata da conElevato scambio energetico un superficie terrestreSTRATOSFERA km dallanell'Isa realtànella5011 kmasoi.sitroposferadallacheèsperimentalmente Verificatosi LATITUDINEindipendentemente6,5ste huhTuttavia iniziala lalatitudine variadi a_della cuivariare TROPOPAUSAtemperaturaT costuna sezione a NEL MODELLO STANDARD11kmTROPOSFERA OAti 6,1kmINDERIVAZIONE STANDARDModello di forze YEQUILIBRIO su FasoHdP da qgdadh.io gothdidell'idrostaticaTROVO EQUAZIONEIntegra i DIn ifANA IpdiinfinitesimoCUBO ftp.hdtfDerivation of the Model from Hypotheses (II)By integration between an initial and a generic altitude,We define the temperature gradient so that ifFrom practical measurements, the ISA model defines.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

Definisco AdiGRADIENTE djTEMPERATURAunme 71troposfera fdoeadhlnfpj.FI 9pIbnIqaFr r iel doio adhlnfo.IRstratosfera IdhFaofIdhhIaIrachenilnf.If aLoch eOTTENGO RISOLVENDO STRATOSFERATROPOSFERA hai aln.intp go.etgai diogoatskin YinLe funzioni che 0 derivatadescrivono hannoP discontinuaprimapIn112 000 dellaIL01 MODELLO15AATMOSFERA valeesiste km20sino anellequalsiasi scostamento condizioni vienedi riferimento rappresentadalscostamento riferimentouno ISAcome DO0 D0 0ES 102298 Isa sat atIn le neldecollo daparticolare particolariluoghiverificareper performanceladi della pressionebordo che sfruttanoSTRUMENTI MISURAZIONEindicatore velocitàdiALTIMETRO MachNumeroindicatorAirspeed verticalevelocitàquota aria convinca ptALTIMETRO ltramitelaP Isala statica QuotatrovaMisura dae questa rilevala il lanell'Isafree cambiacambiando quindisi quotafunzionamento eQUE Psfrutta la distandard riferimentoUE la modovicini similivelivolidueavendo in nellocondizioni stessorileveranno quotasaranno insecertie che diverse nonsaremo rilevano siquindi questi scontrerannoatei lasfrutta Pla verràpresodi 0comecuiun aeroporto quotala letturaPer sulladegliusata ostacolirendedifficile orograficiatterraggi oggipoco slmle sonocartina cuiquoteanni larileva Plasi asidell'aeroporto si inserisce nelquota zero oprolunga ladilamodello realeavrà Slimsinuova quotariferimentoquota lavolta rileveràe realedell'aeroportoatterrati siuna quotaVI atterraggioFLIGHT lolevels ONE tuttistandardmisurati in uguale pervelivolii fra loroprossimi1 Fli 100 ft Velivoli FLdi 1000ft10 idistanzatiene fra 3004sicurezzasi comeQuando ilchiede disi richiede FLinPermesso quotacambiare sies 30di Fcdi salireChiedoINDICATORE Velocitadi Psfrutta NecessitàPilottubodila della densitàfradifferenza eel'stancahaPerciò varie Regolazioni.

Reference values

Pressure at the bottom of the troposphere and stratosphere.

Temperature at the bottom of the stratosphere.

To ensure continuity in the modelFrom measurements.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

Airspeed IndicatorThis tool is based on the principle of the differential barometer, i.e. it measures the differencebetween two pressures.The two pressures are provided by the Pitot tube. A mathematical expression relates the flightspeed to the differential (i.e. impact) pressure.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

The Pitot Tube Static pressure probeTotal pressure probeAirspeed indicator.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

Static pressure probes on A330 Pitot Probes on the DC9/80Pitot Probe on Bombardier Global 600.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

Definitions of Flight SpeedName DescriptionIndicated airspeed Speed measured by the airspeed indicator, affected by the measurementIAS errors of the Pitot tubes.Calibrated airspeed Speed at which the aircraft should fly at sea level (ISA) to experience theCAS same impact pressure (assuming a compressible flow). It is obtained fromthe IAS by correcting the measurement (position) error.Equivalent airspeed Speed at which the aircraft should fly at sea level altitude (ISA) to experienceEAS the same dynamic pressure (assuming an incompressible flow). It isobtained by correcting the CAS with the air density.True airspeed Speed of the aircraft with respect to the air. It is obtained from the EAS byTAS adding the information on the true density.Ground Speed Speed with respect to the ground. It is obtained by vectorially summing theGS airplane and the wind velocities.

Fondamenti di meccanica del volo atmosferico

Equation of the Pitot tube in the incompressible regimeLet us write the Bernoulli theorem, f