ALMA MATER STUDIORUM – UNIVERSITA’ DI BOLOGNAALMA MATER STUDIORUM – UNIVERSITA’ DI BOLOGNA

Seconda facoltà di ingegneriacon sede a Cesena

Corso di Laurea specialisticain ingegneria meccanica

Sede di Forlì

STUDIO ED OTTIMIZZAZIONE DEL SISTEMA DI STUDIO ED OTTIMIZZAZIONE DEL SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO SU DI UN CESSNA 172 PER IL MOTORE RAFFREDDAMENTO SU DI UN CESSNA 172 PER IL MOTORE

1400 JTD AVIO1400 JTD AVIO

CANDIDATO RELATORECANDIDATO RELATORE

Alessandro Folicaldi Prof. Ing. Luca Piancastelli

Obiettivo della tesi Obiettivo della tesi Sostituzione del sistema di raffreddamento di un motore aeronautico a ciclo Diesel

Fasi di studio Fasi di studio

• Scelta e progettazione di un sistema di montaggio• Disegno dell’interfaccia di montaggio• Disegno dei condotti: convergente e divergente• Installazione degli scambiatori di calore• Installazione delle tubazioni dei diversi circuiti• Verifica del centraggio del motore

Effetto MeredithEffetto MeredithLa struttura del condotto che installerò è basata su questo principio

Il radiatore va inserito all’interno di un condotto appositamente progettato:

tratto 0 - 1: condotto divergente → il flusso d’aria rallenta e aumenta la pressione in 1

tratto 1 - 2: radiatore → la cessione di calore al flusso d’aria fredda ne provoca l’accelerazione

tratto 2 – 3: condotto convergente → il flusso è ulteriormente accelleratoSe si supera una certa velocità critica, la resistenza del condotto, invece di aumentare, diminuisce progressivamente, fino a trasformarsi in una spinta propulsiva (cioè V3 > V0).

Si ha così una spinta propulsiva del tutto gratuita in termini di consumo.

Il radiatoreIl radiatore

Per quanto riguarda lo studio e il dimensionamento del radiatore che utilizzerò, mi sono servito del lavoro svolto dall’ing. Morini.

Informazione base dello studio:

20728.0 mAradiatore =

Interfaccia di montaggioInterfaccia di montaggioAspetti fondamentali:• di semplice costruzione• facile da montare• facilitare le operazioni di manutenzione

Modifiche costruttiveModifiche costruttiveTelaio

• Prima

• Dopo

Modifiche costruttiveModifiche costruttiveCofano motore

• Dopo

• Prima

Informazioni alla base dello studio:

• Area di ingresso teorica

• Area di ingresso utilizzata

• Area di uscita

Condotti di ventilazioneCondotti di ventilazioneCondotto divergente

Condotti di ventilazioneCondotti di ventilazioneCondotto divergente

Informazioni alla base dello studio:

• Area di ingresso

• Area di uscita

Condotti di ventilazioneCondotti di ventilazioneCondotto convergente

Montaggio generaleMontaggio generale

12

Montaggio generaleMontaggio generale

13

Montaggio generaleMontaggio generale

14

Montaggio generaleMontaggio generale

15

Montaggio generaleMontaggio generale

Centraggio del velivoloCentraggio laterale

Componenti considerati:• Motore• Serbatoi di olio e gasolio• Controtelaio• Pacco accumulatori

Si impone che il baricentro delgruppo motore appartenga alpiano di simmetria del velivolo

1 1 . . . .1 1 1 0g g o o p b p b m m ct ctP b P b P b P b P b⋅ + ⋅ + ⋅ − ⋅ − ⋅ =

. . . .1 8504 p b p bP b Nmm⋅⋅ =

Centraggio del velivoloCentraggio longitudinale

Componenti considerati:• Motore• Serbatoi olio e gasolio• Controtelaio• Riduttore• Pacco accumulatori• Sistema di raffreddamento

E’ stato imposto un momentoMvm del gruppo rispetto alparafiamma

67,12 658,22 658 220 VMM kg m Nm Nmm⋅= − ⋅ = − = −

Pacco accumulatoriCon le due condizioni imposte dal centraggio, imponendo la scelta di

batterie già utilizzate nella vecchia configurazione, si è risaliti alla posizione del pacco accumulatori ai fini dell’equilibrio

Data sheet: batteria al piombo• Capacità: 45 Ah• Tensione: 12 V• Dimensioni: 198 x 166 x 174 mm• Massa: 15 kg

Risultato:

=> eseguita con successo la verifica all’ interferenza

ConclusioniConclusioniPosso dunque affermare che gli obiettivi posti all’inizio dello studio sono

stati pienamente raggiunti in quanto si è dimostrata la fattibilità costruttiva di un’alternativa all’impianto di refrigerazione già esistente

in grado inoltre di sviluppare una spinta utile teorica pari a:

S=77 [N]

Conclusioni

• Vecchia soluzione

• Nuova soluzione