II – Configurazione della fusoliera

Per avere una stima delle dimensioni generali del velivolo vengono presi in considerazione una decina

di RJ appartenenti alla stessa categoria (80-100 posti e autonomia chilometrica di circa 2000 km) e si

calcolano le caratteristiche salienti come media tra i diversi valori.

La configurazione adottata prevede:

• ala bassa con angolo di freccia, svergolamento, rastremazione e angolo di diedro;

• propulsori turbofan con gondole motrici poste sulla fusoliera posteriore come sul Sud

Caravelle, che possiede il copyright su questa configurazione;

• impennaggi in configurazione a T;

• carrello retrattile in configurazione “triciclo” (un carrello anteriore con due ruote, carrelli

posteriori con più ruote in numero variabile a seconda del peso); carrello che viene retratto tra

ala e fusoliera, così da ottenere una più favorevole resistenza, una pianta alare spessa e una

retroazione del carrello che non interferisce né con i flap né con il longherone posteriore; è

inoltre assicurata una miglior stabilità laterale sulla pista.

La configurazione generale è influenza da:

• numero di carrelli montati;

• numero di ruote per carrello;

• cinematica di ritiro del carrello e volume disponibile per il ritiro del carrello.

Le dimensioni finali del velivolo sono state ottenute confrontando i valori medi inizialmente calcolati

con le caratteristiche che influenzano la realizzazione di un aereo come:

• numero e peso dei piloti;

• numero e peso degli assistenti di volo;

• numero e peso dei passeggeri;

• peso e volume del bagaglio a mano;

• peso e volume del bagaglio in stiva;

• peso e volume del cargo;

• numero, peso e grandezza dei container cargo stivati.

Alcuni parametri utili allo studio della fusoliera sono:

• sezione circolare richiesta per la pressurizzazione;

• rapporto di snellezza (lunghezza/diametro);

• rapporto di snellezza della coda (lunghezza coda/diametro fusoliera);

• numero e ampiezza sedili e corridoi;

II – Configurazione della fusoliera

38

• disposizione dei posti a sedere (per RJ sono 4 ÷ 6 per fila);

• numero e dimensione delle porte e delle uscite di emergenza;

• posizione di toilette, guardaroba e cambusa.

II.1 – Layout del cockpit

Per la configurazione della cabina di pilotaggio bisogna tenere in considerazione diversi fattori:

• i piloti devono essere posizionati in modo da permettere il facile raggiungimento di tutti i

dispositivi di controllo;

• i piloti devono essere in grado di vedere tutta la strumentazione senza alcun tipo di limitazione

o impedimento;

• le comunicazioni vocali o tramite pulsanti devono avvenire senza alcun tipo di problema;

• la visibilità dalla cabina di pilotaggio deve attenersi a certi standard minimi.

Fig. II.1.1 – Possibile configurazione del flight deck (Airplane design, Jan Roskam)

Passando ora a considerazioni costruttive sulla cabina di pilotaggio, si osserva che i finestrini e le

sezioni dei parabrezza della cabina di pilotaggio devono essere messe in modo tale che non ci siano

abbagliamenti o riflessi che interferiscano con la vista del pilota, particolarmente se si vola di notte. I

vetri del parabrezza e le strutture di supporto di questi devono essere capaci di resistere, senza essere

penetrati, all’impatto di un volatile di 4��� quando la velocità relativa dell’aeroplano sull’uccello

durante il volo è uguale a quella della velocità di volo al livello del mare.

II – Configurazione della fusoliera

39

Queste considerazioni derivano sia dall’esperienza che da norme internazionali atte a garantire una

maggior sicurezza in volo.

Tre sono i fattori che determinano la richiesta di maggior visibilità da parte dei piloti:

• durante il decollo e l’atterraggio il pilota deve avere una buona visuale delle immediate

vicinanze;

• durante il rullaggio il pilota deve essere in grado di avere la visione completa della pista per

vedere che non ci siano aerei in giro;

• durante il volo, in condizioni climatiche avverse quali pioggia o neve, l’acqua non si deve

fermare sulla zona di visibilità.

Fig. II.1.2 – Visibilità dal cockpit (Airplane design, Jan Roskam)

I disegni sotto riportati, ottenuti ipotizzando valori del tutto simili ad aerei di analoga categoria,

evidenziano la configurazione del cockpit. Si osservano le visuali frontale, superiore e laterale con

dettagli sugli angoli di visuale dei piloti.

Le illustrazioni sono relative ad un Boeing 727-200.

II – Configurazione della fusoliera

40

Fig. II.1.3 – Vista frontale

Fig. II.1.4 – Vista superiore

Fig. II.1.3 – Vista laterale

II – Configurazione della fusoliera

41

II.2 – Design della fusoliera

La fusoliera è responsabile di una buona parte della resistenza aerodinamica degli aerei, quindi è

necessario fare in modo che sia disegnata in modo da minimizzarla.

La fusoliera è responsabile delle resistenze di attrito, forma, compressibilità del fluido (in cui l’aereo si

muove), indotta.

II.2.1 – Resistenza per attrito

La resistenza per attrito è proporzionale alla superficie bagnata e questa è correlata alla lunghezza

della fusoliera e al diametro della sezione. Per ridurre la resistenza si può operare in due modi:

• disegnare la fusoliera in modo che il flusso sia laminare il più possibile;

• ridurre la lunghezza e il diametro.

La maggior parte delle fusoliere moderne ha uno strato limite turbolento a cui corrisponde un elevato

valore del coefficiente di resistenza. Il minimo valore del coefficiente di resistenza si ha per un valore

di �� ��⁄ = 6; si nota che qualsiasi valore compreso tra 3 e 11 risulta accettabile (come illustrato nella

figura seguente). È stato inoltre dimostrato che la lunghezza della fusoliera incrementa la stabilità del

velivolo.

Fig. II.2.1.1 – Effetto del rapporto di snellezza sulla resistenza (Airplane design, Jan Roskam)

II.2.2 – Resistenza di forma

La resistenza di forma dipende dalla forma frontale e finale della fusoliera, ma anche dai lunotti

anteriori che possono creare problemi di stabilità, oltre che di aumento della resistenza.

II – Configurazione della fusoliera

42

Questo problema può essere ridotto con lo studio della parte finale della fusoliera, che può controllare,

mediante opportuna configurazione, il distacco dei vortici e la conseguente scia vorticosa.

II.2.3 – Resistenza di compressibilità

Questo tipo di resistenza è strettamente collegato alla generazione di onde d’urto che ha luogo a

numeri di Mach elevati. Per il nostro velivolo non si hanno problemi di questo tipo sulla fusoliera, ma

su altre parti dell’aereo.

II.2.4 – Resistenza indotta

La resistenza indotta della fusoliera è dovuta principalmente al raccordo della stessa alle estremità.

Il requisito principale del velivolo è trasportare carico pagante, ovvero passeggeri, ad una velocità

transonica con il massimo comfort possibile. Questo significa che la fusoliera deve essere

pressurizzata in modo adeguato: la struttura ideale è quindi un tubo a sezione circolare con due

semisfere alle estremità.

La fusoliera ideale deve soddisfare i requisiti aerodinamici, che devono tener conto delle esigenze dei

piloti riferiti alle visibilità.

Da un punto di vista strutturale, i passeggeri sono il carico pagante peggiore: la pressurizzazione della

fusoliera è compromessa dai “tagli” effettuati per lasciare posto a finestrini, porte di accesso principali

e di emergenza, portelloni di servizio e per il carico/scarico dei bagagli; bisogna inoltre considerare lo

spazio per l’antenna del radar, per i carrelli e per l’attacco ala/fusoliera.

II.3 – Layout interno della fusoliera

La fusoliera è un compromesso tra il numero di posti e lo spazio necessario ai movimenti. Come

conseguenza di questo si ha uno studio efficiente sull’accessibilità, manutenibilità e ispezionabilità,

che si scontrano con l’esigenza di avere una struttura semplice, leggera e con bassa resistenza

aerodinamica.

Per velivoli commerciali, la sezione più diffusa ed efficiente, dal punto di vista strutturale e per quel

che riguarda la pressurizzazione, è quella circolare.

Per dimensionare e realizzare il layout bisogna tener conto di distanze minime dovute alle dimensioni

delle persone: visti i requisiti di persone trasportabili bisogna decidere il numero di posti a sedere a

seconda del comfort.

La scelta adottata è di distribuire in due classi le persone:

• 8 posti per la Business;

• 90 posti per l’Economy.

II – Configurazione della fusoliera

Fig. II.3.1 – Disposizione sedili in pianta

43

II – Configurazione della fusoliera

44

Il totale sarà di 98 posti.

Per la classe Business la configurazione prevede due file da 4 posti ognuna, con una distanza tra l’una

e l’altra di 950 �� e una larghezza del sedile di 620 ��; per la classe Economy si hanno 18 file da 5

posti l’una, distanti tra loro 775 �� e con una larghezza del sedile di 520 ��.

Ogni posto a sedere viene dotato di cinture di sicurezza in base alle vigenti norme; questo si è fatto sia

per poter certificare il velivolo che per ridurre al minimo il disagio provocato durante le fasi di decollo

e atterraggio e in caso di forti turbolenze.

Fig. II.3.2 – Configurazione posti a sedere delle sue diverse classi (Airplane design, Jan Roskam)

Fig. II.3.3 – Esempio di distribuzione dei sedili in classe Business

II – Configurazione della fusoliera

45

Fig. II.3.4 – Esempio di distribuzione dei sedili in classe Economy

II.4 – Layout di porte, uscite d’emergenza e finestrini

Gli aerei da trasporto hanno 3 tipologie di porte:

• porta di accesso per i passeggeri;

• porte di servizio;

• uscite d’emergenza.

Il numero di porte dipende dal piano di evacuazione, studiato in base alla distribuzione planimetrica

dei posti a sedere. Per il nostro velivolo sono state scelte le seguenti porte (larghezza x altezza):

• 1 porta principale: TYPE A (1067 x 1829 ��)

• 1 porta di servizio: TYPE I (610 x 1219 ��)

• 2 porte di emergenza per lato: TYPE III (508 x 914 ��).

II – Configurazione della fusoliera

46

Fig. II.4.1 – Porta principale TYPE A (Airplane design, Jan Roskam)

Fig. II.4.2 – Esempio di porta d’emergenza TYPE III

II – Configurazione della fusoliera

47

Ogni porta ed ogni finestrino rappresentano un incremento di resistenza e peso: infatti gli stati di

sforzo che si generano attorno a questi elementi devono essere sopportati da una struttura alquanto

complessa e ben fornita di materiale. Per questo motivo si preferirebbe inserirne il meno possibile;

bisogna però tener conto delle esigenze in caso di emergenza ed è quindi necessario trovare un

compromesso.

Oltre a questo, si deve considerare il fatto che il velivolo in questione potrebbe effettuare un

atterraggio di emergenza in zone lontane da aeroporti, rendendo così necessaria la predisposizione di

un sistema di uscite dall’aereo adeguato alla situazione sopra indicata. Per questo si utilizzano sia luci

di segnalazione interne che scivoli di uscita ad ogni porta di emergenza, i quali oltre ad essere

ovviamente a norma devono anche agevolare il più possibile i passeggeri in queste “manovre

articolate”.

Fig. II.4.3 – Uscite d’emergenza (Airplane design, Jan Roskam)

La configurazione di un finestrino è influenzata da tre fattori: dimensioni, quantità e forma.

La zona dove sono presenti i finestrini è la parte più sollecitata sia da forze verticali che da forze di

pressione, poiché questa è sottoposta anche a fenomeni di fatica; come si può notare dalla figura

sottostante, la composizione del finestrino è complessa, in quanto composta da più strati che

permettono sia la resistenza agli stati di sforzo che un effetto insonorizzante.

II – Configurazione della fusoliera

48

Fig. II.4.4 – Layout di un finestrino (Airplane design, Jan Roskam)

Le porte per l’accesso dei passeggeri e le uscite di emergenza devono sottostare a determinate regole

previste per la sicurezza ed il comfort degli stessi ed espresse nelle FAA.

II.5 – Layout di cambusa, toilette e guardaroba

Per questo tipo di velivolo si è deciso di predisporre due toilette, poste una in coda all’aereo e l’altra

nella zona di separazione tra le due classi, entrambe di dimensioni 910 x 910 �� (nella figura

seguente).

Fig. II.5.1 – Toilette (Airplane design, Jan Roskam)

II – Configurazione della fusoliera

49

Anche le cambuse sono due e site di fronte alle toilette; le dimensioni sono 760 x 910 �� (larghezza

x profondità).

Fig. II.5.2 – Esempio di layout di cambusa (Airplane design, Jan Roskam)

Fig. II.5.3 – Esempio di cambusa

II – Configurazione della fusoliera

50

Per quel che riguarda i guardaroba, ne sono previsti uno nella parte anteriore del velivolo (910 x

910 ��) e sopra ciascun posto ampie zone di deposito del bagaglio a mano e dei soprabiti.

II.6 – Layout del cargo

Come nella maggior parte degli aerei commerciali, si è deciso di adibire la zona sottostante la cabina

passeggeri a cargo: questa, ad eccezione della zona dove passano i longheroni dell’ala, è totalmente

utilizzata per l’allocazione dei container. A tal proposito, viste le dimensioni della stiva (altezza

massima x larghezza massima, 1700 x 3650 ��), e considerato che i container devono essere

intercambiabili, questi ultimi devono avere dimensioni prestabilite ed in questo caso si sono scelti gli

LD-2.

Fig. II.6.1 – Configurazione vano cargo con container LD-2 (Airplane design, Jan Roskam)

Per facilitare il carico e scarico della stiva, si abilitano le porte di accesso al cargo (2) di sistemi di

scorrimento. È inoltre necessario costruire la stiva in modo da prevedere, in situazioni di impatti, che i

bagagli non vengano a contatto coi passeggeri.

II – Configurazione della fusoliera

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II.7 – Considerazioni di servizio

Quando il velivolo è parcheggiato in aeroporto, un gran numero di veicoli deve avere accesso

simultaneo all’aeroplano, così da poter effettuare le operazioni di manutenzione e pulizia nel minor

tempo possibile.

I servizi tipici che devono essere effettuati sono:

• imbarco e sbarco passeggeri;

• rifornimento di carburante ed olio;

• pulizia della cabina;

• sgombero di cibo e bevande del volo precedente;

• imbarco di cibo e bevande fresche per il volo successivo;

• pulizia dei bagni.

Tutti i veicoli necessari a queste operazioni non devono interferire tra loro; inoltre, due tipologie di

veicoli che effettuano operazioni pericolose non devono essere vicine. Per questo motivo bisogna

porre estrema attenzione alla disposizione delle porte dei passeggeri, di quelle cargo e di quelle adibite

all’accesso ai sistemi.

Fig. II.7.1 – Operazioni aeroportuali (Airplane design, Jan Roskam)