UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BOLOGNA

Facoltà di INGEGNERIA

Corso di laurea in INGEGNERIA AEROSPAZIALE

Tesi di laurea in Disegno Assistito al Calcolatore

MODELLAZIONE DELLE SUPERFICI DEL MACCHI

C.205 V – SEMIALA DESTRA E ABITACOLO

Anno Accademico 2003/2004

Candidato:

ALESSANDRO ROSA

Relatore:

Prof. Ing. LUCA PIANCASTELLI

SCOPO DELLA TESI

• Modellazione tridimensionale

della semiala destra e

dell’abitacolo del C. 205 Veltro

• Successiva realizzazione del

complessivo assemblando i

diversi componenti

Questo progetto si colloca nell’ambito della realizzazione di una

replica del caccia Macchi 205. Il modello tridimensionale consente,

infatti, di procedere col disegno della struttura interna del velivolo ed

inoltre di realizzare esemplari in scala per diversi scopi:

• prove in galleria del vento

• verifica accurata delle superfici

• versione radiocomandata

Disegni originali

205V356

• vista frontale ed in pianta dell’ala

• posizione di centine e longheroni

• lunghezze delle sezioni delle

centine e lunghezza totale

(compreso spessore rivestimento)

• “orizzontale” centine (giallo)

Riferimenti per posizionamento

relativo tra ala e fusoliera

• mezzeria velivolo (verde)

• asse longherone anteriore (rosso)

• linea base fusoliera (blu)

Disegni originali

205V213

Tabella delle quote verticali

dei punti che definiscono il

profilo delle diverse centine.

Ogni quota ha due valori, uno

per il dorso e l’altro per il

ventre.

Le quote sono riferite alla

linea “orizzonatale” di ciascuna

centina e sono identificate da

una lettera maiuscola da A a

T. Le quote A-E e S-T sono

diverse per ogni centina e

sono riportate nei rispettivi

disegni originali.

Disegni originali

Il centro dellacirconferenza che approssimail profilo in prossimità delbordo d’attacco appartienealla retta tgA – tgB (in rosso).Questa stessa retta definiscelo svergolamento.

Per le centine di cuimancano i disegni originali èstata usata una procedura diestrapolazione.

Modellazione semiala destra

Per modellare la semiala si è

proceduto inizialmente a:

• riprodurre su due schizzi la

vista frontale ed in pianta

• realizzare un’estrusione solida

e posizionare i piani per le centine

3 – 26

Su ogni piano è stata

disegnata la centina relativa,

utilizzando una spline per unire i

punti del dorso ed un’altra per

quelli del ventre.

Modellazione semiala destraQuasi tutte le centine hanno

evidenziato punti di inflessione

nella parte posteriore a minore

curvatura, per cui sono state

apportate adeguate modifiche

alle quote originali per eliminare

tali flessi.

• le modifiche si sono estese

anche alle quote adiacenti ai

punti di inflessione

• si è cercato di minimizzare il

più possibile lo scostamento

dalle misure originali

Modellazione semiala destra

Una volta ultimati i disegni delle centine dalla 3 alla 26, si èproceduto alla costruzione di due curve guida, per il bordo d’attacco edi uscita. Infine è stato realizzato un loft solido, ideale per il disegnodella struttura interna, definita al netto dello spessore del rivestimento.

Modellazione semiala destraIl loft superficiale differisce da

quello solido per l’aggiunta dello

spessore al bordo d’attacco,

costante per tutta l’ala. Ciò ha

permesso di rispettare la

lunghezza delle centine riportata

nella vista in pianta.

Per le altre parti dell’ala lo

spessore non si mantiene costante

e comunque non sempre viene

riportato.

L’estremità della semiala è stata

modellata attraverso la costruzione

di due superfici di riempimento,

una per il dorso ed una per il

ventre.

Modellazione abitacoloPer la modellazione dell’abitacolo

sono disponibili vari disegni

originali, relativi soprattutto al C.202

“Folgore”, predecessore del Veltro.

Parabrezza frontale

Modellazione abitacolo

Gobba posterioreParte centrale

Modellazione abitacoloPer prima cosa è stata

realizzata la parte

posteriore, sfruttandone le

relazioni con le ordinate di

fusoliera riportate nel

disegno originale.

Sia la caratteristica

gobba che la parte centrale

dell’abitacolo sono state

ottenute realizzando un loft

di superficie tra i due

schizzi estremi di ciascuna

parte.

In entrambi i casi sono

state utilizzate quattro

curve guida.

Modellazione abitacoloUna volta modellata la

parte centrale e quellaposteriore dell’abitacolo, si èproceduto alla rifilatura dellestesse, ottenendo cosìl’intersezione con lafusoliera.

È possibile confrontare ilrisultato parziale a cui si ègiunti con alcune foto diesemplari di caccia Macchi.

Le dimensioni esternedell’abitacolo sono identicheper entrambi i modelli dotatidi motore tedesco.

Macchi C.202

Modellazione abitacolo

Particolare dell’abitacolo di un

Macchi 205 con insegne

tedesche

La caratteristica gobba era già

presente sull’originario C.200

Saetta, il quale prevedeva un

abitacolo aperto (soluzione

abbandonata per le versioni

successive)

Modellazione abitacolo

Per la realizzazione delparabrezza si è preferitousare una modellazionesolida, per poi estrarre lasuperficie esterna.

In particolare, perrappresentare i vetrilaterali, sono stati eseguitidue tagli secondo pianisimmetrici.

Per concludere si riportail risultato finale ottenutodopo la rifilatura di tutte etre le superfici con le qualisi è modellato l’abitacolo.

Macchi C.205

Complessivo

I riferimenti usati per

l’assemblaggio dei componenti

sono:

A. asse longherone anteriore

B. linea base di fusoliera

C. mezzeria velivolo

L’abitacolo ed il raccordo ala-

fusoliera sono stati definiti

nell’assieme. L’ogiva è stata

accoppiata alla sezione più

avanzata della fusoliera. I piani di

coda sono stati importati in IGES

ed accoppiati al resto del

velivolo.

Complessivo

Fusoliera

Piani

di

coda

Ogiva

Raccordo

ala fusoliera

ComplessivoUna volta assemblati tutti i componenti si è ottenuto il modello illustrato

nelle figure sottostanti.

C.205 prima serie

Complessivo

Vista frontale e laterale del modello, con indicate apertura alare e lunghezza

Conclusioni• semiala solida necessaria perla realizzazione della strutturainterna

• modello tridimensionale adattoa prototipazione virtuale

• disegni originali digitalizzati (ciòpermette una consultazione moltopiù agevole)

Sviluppi futuri:

• disegno della struttura interna

• realizzazione di modelli in scalaper scopi diversi (ad esempioprove in galleria del vento, velivoloradiocomandato...)

Modello importato nel software

Cimatron che, oltre a simulare una

procedura di lavorazione, può fornire

in uscita il programma in codice da

eseguire su una macchina utensile

CNC

ALA ORIGINALE

Caratteristiche ala originale:

• ala a sbalzo, rastremata incorda e spessore, con forma inpianta trapezoidale ad estremitàraccordata

• struttura bilongherone a traliccie centine di costruzione reticolare,rivestimento in lamiera

• ipersostentatori interamentemetallici, alettoni con strutturametallica e rivestimento in tela

• diedro positivo esvergolamento negativo

La lunghezza delle due semialiè diversa per compensare lacoppia di reazione dell’elica.

• semiala destra 5.19 m

• semiala sinistra 5.39 m

Progetto di una replica del Macchi 205STRUTTURA RIPROGETTATA

• La struttura interna è stata

riprogettata secondo tecniche più

moderne ed efficienti, per

semplificare la costruzione e

ridurre la massa complessiva.

Per quanto riguarda l’ala, si è

passati dalla struttura originale a

tralicci ad una a semiguscio.

• Sono state calcolate le

caratteristiche aerodinamiche

dell’ala originale attraverso un

confronto con i dati relativi a oltre

4000 profili presenti in un

database.

Progetto di una replica del Macchi 205STRUTTURA RIPROGETTATA

• Per procedere al

dimensionamento complessivo

della struttura di questa replica,

sono stati calcolati i carichi

agenti sul velivolo e sono stati

tracciati i diagrammi di manovra

e di raffica.

• La distribuzione di portanza

sulla semiala è stata

approssimata con una

distribuzione lineare, che

sovrastima leggermente quella

reale. L’effetto della massa

dell’ala si ritiene trascurabile

rispetto alla portanza.

Progetto di una replica del Macchi 205ANALISI FEM

• Infine si è proceduto ad

un’analisi ad elementi finiti della

struttura riprogettata; ciò ha

comportato il disegno di un

modello semplificato della

semiala, da cui si è ricavato il

cassone resistente.

• Il materiale scelto per questa

replica è la lega di alluminio

2024-T3. Dall’analisi sono stati

ricavati gli spessori minimi dei

vari elementi costituenti la

struttura, tali da garantire la

resistenza della stessa ai carichi

applicati.

Progetto di una replica del Macchi 205MOTORE

Motore originale DB 605:

• 12 cilindri a V rovesciata, 35.7 litri

• potenza massima 1475 CV

• peso 780 Kg

• TBO 50 ore

Il motore scelto per equipaggiare

la replica è l’Orenda OE600A, frutto

di un progetto nuovo e finalizzato

all’impiego aeronautico:

• 8 cilindri a V 90°, 8 litri

• potenza massima 600 CV

• peso 340 Kg

• TBO 1500 ore