ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BOLOGNA

Facoltà di INGEGNERIACorso di laurea in INGEGNERIA AEROSPAZIALE

MODELLAZIONE DELLE SUPERFICI DEL MACCHI C.205 V - SEMIALA SINISTRA E OGIVA

Tesi di laurea in Disegno Assistito al Calcolatore

Candidato DISTEFANO LUCA Relatore Prof. Ing. LUCA PIANCASTELLI

a.a. 2003/2004III Sessione

Progetto “V.E.L.T.R.O.”

• Acquisizione e digitalizzazione della documentazione originale di velivoli storici

• Realizzazione degli stessi• Replica identica all’originale (abbandonata) • Realizzare una versione utilizzando tecniche

costruttive moderne• Realizzazione replica “virtuale”• Realizzazione replica sperimentale in CFRP

Progetto tesi – Introduzione al lavoro svolto

• Modellazione della semiala sinistra • Modellazione dell’ogiva • Realizzazione modello tridimensionale

completo dell’aereo• Future realizzazioni di modelli in scala

per eventuale uso in galleria del vento, versione radiocomandata

MACCHI 205 VELTRO

Il caccia Italiano progettato dall’Ing. Castoldi, costruito a partire dal 1942 dall’Aeronautica Macchi, fu impegnato nella Seconda Guerra Mondiale, durante la quale si distinse per le ottime doti di potenza e

aerodinamica. Dei circa 250 esemplari realizzati ne esistono oggi solo tre, uno dei quali, restaurato dall’Aermacchi stessa, ha volato nel 1981.

CARATTERISTICHE TECNICHEMACCHI C.205 “Veltro”

Motore: D.B. 605

12 cilindri a V rovesciata

Potenza:1475 cv @ 2800rpm

Peso: 780 kg

Apertura alare 10.58 mLunghezza 8.85 mAltezza 3.48 mSuperficie alare 16.8 m2

Velocità max 648 Km/h

L’ALAL'ala originale è a sbalzo, rastremata in corda e in spessore, a diedro positivo con svergolamento negativo. La struttura è a due longheroni a traliccio con centine di costruzione reticolare, il rivestimento in lamiera lavorante alla torsione.L’ala è composta di tre elementi: due esterni e uno centrale, questo e' collegato alla fusoliera e ne forma parte integrante, gli alettoni hanno struttura metallica e rivestimento in tela, gli ipersostentatori ventrali sono interamente metallici.La semiala sinistra è più lunga di 20 cm per contrastare l’effetto della coppia di reazione generata dal motore

Riprogettazione dell’alaEsempio di struttura a semiguscio con cui si intende riprogettare la struttura originale

Per calcolare le caratteristiche aerodinamiche dell’ala originale si ètrovato il profilo NACA assimilabile a quelli di radice e estremità. Si è fatta poi una media pesata con il metodo aree di influenza trovando così le caratteristiche del profilo medio.

Diagramma di manovra

Diagramma di manovra

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

0 100 200 300 400 500 600 700

Velocità (Km/h)

n Vs+

Va VdVc

Vs-

VeVb

Rappresenta i fattori di carico in relazione ad alcune velocitàcaratteristiche.La normativa americana FAR 23, :Nmax = 6.0Nmin = -3.0

La condizione di carico più gravosa risulta essere il punto D

Materiale di costruzione

• Specifiche: - indici di merito- facilità di manutenzione- bassi costi - reperibilità

• Lega di alluminio 2024-T3

Analisi FEM 1

Ecco la nuova ala

Le nuove ali sono state modellate, grazie ai disegni originali, a partire dalle centine. Precisiamo comunque che il modello realizzato è completamente simmetrico

Sopra di esse si è creata la superficie esterna (skin)

Completano l’ala le anime dei longheroni

ANALISI FEM 2

Per le verifiche di resistenza si èconsiderato il solo cassone centrale.

In seguito all’analisi agli Elementi Finiti si è verificato che il nuovo progetto di ala è in grado di resistere in sicurezza alle sollecitazioni d’esercizio, realizzando un buon risultato in termini di peso.

MOTORE

Il Veltro era equipaggiato con la versione italiana del DaimlerBenz DB605.Più potente, meno pesante ed ingombrante rispetto a motori radiali ma con basso TBO TBO = 50 orePeso 780 kg

ORENDA OE600E, propulsore progettato appositamente per l’impiego aeronautico. Leggero, potente ed affidabile.TBO = 1500 orePeso 340 kg

Disegni originali 1

• Disegno originale su cui ci si è basati per determinare la posizione centine

• Con questo disegno si sono costruiti i due schizzi principali con cui abbiamo realizzato l’estrusione di partenza

Disegni originali 2

• Tabella utilizzata nel disegno delle centine centine

• Con questa tabella si sono definiti i punti guida delle spline

• Le quote Tang A e Tang B definiscono la retta a cui appartiene il centro della circonferenza

Disegni originali 3

Le quote sono disposte lungo la centina come in figura

Sono identificate dalle lettere maiuscole. Le quote centrali si ricavano dividendo la sezione centrale della centina in otto parti. Le quote del becco e del codino sono diverse per ogni centina. Tali quote in particolare erano assenti per tutte le centine di estremità (dalla 21 fino alla fine).

Centine di estremità

• Per ricavare le centine le cui quote risultavano mancanti si è ricorsi ad un metodo indiretto

• Metodo utilizzato:Estrapolazione

Costruzione degli schizzi base• Nella costruzione del

modello si è partito da due schizzi base

• Il primo indica le misure in pianta

• Il secondo indica le misure della vista frontale

Modellazione ala

• Immagine ala estrusa con piani visibili

• Su ogni piano verràdisegnato lo schizzo relativo ad ogni centina

Costruzione centine• Profilo singolo di una

centina completo di quotatura

• Particolare del bordo d’attaco

• Evidenziati in rosso sono i punti aggiunti successivamente sulla circonferenza per forzare la spline a seguire il profilo della circonferenza

Profilo

• Controllo flessi in Solidworks (tracciati di curvatura)

Modifiche attuate

Agendo opportunamente su alcune quote si può correggere la presenza dei flessi

Costruzione del loft

Si può vedere come si opera durante un loft. Ogni sezione viene unita alle altre tramite un unico corpo solido il cui andamento èimposto dalle curve guida (visibili in viola in figura)

Funzione di loft “solido” per l’ala

• Loft solido • Riporta le

dimensioni per la costruzione interna

• La quotatura è a meno dello spessore del rivestimento

Funzione loft di “superficie”

• Loft di superficie (si èaggiunto lo spessore del rivestimento al bordo d’attacco per rispettare misure originali della lunghezza delle centine ideale per la costruzione di modelli in scala)

• Nel progetto futuro il rivestimento sarà uniforme lungo la centina ma variabile lungo l’apertura alare da 1,2 mm a radice a 0,8 mm al tip

Patch (superficie di riempimento)

Per ottimizzare la costruzione del tip si è utilizzata una superficie di riempimento definita tra due curve e cioè la curva di estremità ed il dorso della centina (o il ventre per superficie inferiore)

Modellazione ogiva

• Trattandosi di un elemento assialsimmetrico si èproceduto ai comandi delle superfici di rivoluzione che offrono una via veloce ed efficaci per solidi di tale natura.

SVILUPPI FUTURI

• Costruzione particolareggiata della struttura interna

• Costruzione modellini tramite cimatron e macchine CNC

• Confronto con gli skin precedenti

Assieme

• L’aereo completo assemblato in SolidWorks:Assembly

• I 3 riferimenti usati Linea base (linea B)Longherone (linea A) Mezzeria (linea C)