UNIVERSITA' DI BOLOGNA

FACOLTA’ DI INGEGNERIA

CORSO DI LAUREAIN INGEGNERIA MECCANICA

INSEGNAMENTO:Disegno Tecnico Industriale

Dimensionamento di massima di un motore diesel bicilindrico 2T senza manutenzione per aviazione

ultraleggera

CANDIDATO

Alessandro GentileRELATORE

Prof. Ing. Luca Piancastelli

CORRELATORIProf. Ing. Gianni CaligianaProf. Ing. Alfredo Liverani

OBIETTIVOOBIETTIVO

Realizzare un motore aeronautico che non necessiti

di manutenzione

Realizzare un motore aeronautico che non necessiti

di manutenzione

RAGIONI DEL PROGETTORAGIONI DEL PROGETTO

L’ utilizzatore di ultraleggeri

•non deve compilare piani di volo

•è responsabile della manutenzione del velivolo

IL FATTORE UMANO

E’ LA PRIMA CAUSA DI INCIDENTI

SPECIFICHE

• Rapporto peso-potenza 60 kw / 60 kg

• Durata del motore di 1000 ore a pieno carico

• Ingombri contenuti

• Assenza di manutenzione per l’intera vita prevista

• Costo adeguato alla fascia di mercato che si intende soddisfare

SOLUZIONE ADOTTATASOLUZIONE ADOTTATA

Ciclo a due tempi

Sovralimentazione

Lubrificazione a gasolio

� Struttura semplice

� Buona potenza

• Basso rendimento

� Riduzione del peso

• Complicazioni strutturali

�Ridotta manutenzione

ARCHITETTURA

BICILINDRICO BOXER

MONOALBERO

Migliore raffreddamento

Struttura semplice

Riduzione pesi

Riduzione ingombri

RAFFREDDAMENTO AD ARIA

assenza di manutenzione

affidabilità

leggerezza

ingombri limitati

SISTEMA RAFFREDDAMENTOSISTEMA RAFFREDDAMENTO

SISTEMA RAFFREDDAMENTOSISTEMA RAFFREDDAMENTO

potenza termica asportata dalla superficie alettata: 40 kW

velocità corrente aria: 20 m/s

CARATTERISTICHE ALETTE

estensione: 2 mq

altezza delle alette: 55 mm

spessore medio: 3,5 mm

passo: 4 mm

peso totale: 4 kg*

*15% inferiore al raffreddamento ad acqua

contenimento cilindrata peso

SOVRALIMENTAZIONESOVRALIMENTAZIONE

aumenta la complessità strutturale

Portata aria richiesta: 32 kg/s

Pressione ingresso carter pompa: 2 bar

Scelto compressore volumetricoEATON M45

SOVRALIMENTAZIONESOVRALIMENTAZIONE

Confronto soluzioni studiate

2

1,4

0,6

λv

67963Sovralimentata con intercooler (0,9 l)

93077Sovralimentata (1,3 l)

101586Aspirata (2,0 l)

Larghezza

(mm)Peso con

riduttore (kg)Versione e

cilindrata

LUBRIFICAZIONE A GASOLIOLUBRIFICAZIONE A GASOLIO

SEMPLIFICA ARCHITETTURA

• riduzione numero componenti

• riduzione ingombri e peso

Il gasolio commerciale contiene lo 0,2% di olio

MIGLIORA L’AFFIDABILITA’

• elimina necessità rabbocco olio

• riduce il fattore umano

NECESSITA DI CUSCINETTI VOLVENTI

AUMENTA IL CONSUMO DEL 4%

Caratteristiche della lubrificazione

per vincere le turbolenze il gettoha velocità di 10m/s

i corpi volventi espellono il gasolio in eccesso

il getto di gasolio è indirizzatoalle piste dei cuscinetti

gli organi lubrificati sono i cuscinetti delle partiracchiuse nel carter pompa

SISTEMA DI SCARICO

• influenza le fasi di riempimento e lavaggio del cilindro tramite onde di pressione

• è dimensionato per favorire l’erogazione di potenza al regime massimo

Sistema tradizionale: marmitta ad espansione

Lunghezza totale:1250 mm

Efficiente, ma eccessivamente

ingombrante

SISTEMA DI SCARICOSISTEMA DI SCARICO

SOLUZIONE ADOTTATA:

valvole comandate da albero a camme

camme disegnate con legge lineare

fasatura molto precisa

migliore rendimento

ingombri e pesi contenuti

complicazione strutturale

GUIDA VALVOLA

VALVOLA

MOLLA

BICCHIERINO

SEDE VALVOLA

PIATTELLO

COPERCHIO

SEDE TENUTA

GUARNIZIONE TENUTA

ALBERO A CAMME

GABBIA A RULLINI

SISTEMA DI ASPIRAZIONESISTEMA DI ASPIRAZIONE

valvola rotante fasatura precisa

messa a punto semplice

DIMENSIONAMENTIDIMENSIONAMENTI

Riduttore ausiliari

Riduttore albero elica

VERIFICA ALBERO MOTOREVERIFICA ALBERO MOTORE

VISIONE D’ ASSIEMEVISIONE D’ ASSIEME

VISIONE D’ ASSIEMEVISIONE D’ ASSIEME

VISIONE D’ ASSIEMEVISIONE D’ ASSIEME

CONCLUSIONICONCLUSIONI

le dimensioni complessive sono:

il motore dovrebbe fornire la potenza di 60 kw

la lubrificazione a gasolio consente di eliminare la manutenzione migliorando il livello di sicurezza

i costi di produzione sono contenuti

il peso complessivo del motore con gli ausiliari è inferiore ai 63 kg

(679 x 566 x 670)mm

SVILUPPI FUTURISVILUPPI FUTURI

studio del raffreddamento ad acqua e di un sistema di avviamento manuale che allarghi

il mercato alla nautica da diporto

ottimizzazione dei componenti attraverso

il calcolo agli elementi finiti mirata

all’alleggerimento globale