Alma mater studiorum – Università di Bologna

Seconda facoltà di Ingegneria

Corso di laurea in Ingegneria meccanica

Studio di fattibilità per la realizzazione del motore FTP 1300 jtd multi-jet

CANDIDATO

Luca Fiumana

RELATORE

Chia.mo Prof.Ing.Luca Piancastelli

Anno accademico 2010/2011Sessione II

Obbiettivi del progetto :

L’intento è quello di elaborare il motore di un’automobile affinché abbia le prestazioni necessarie da essere impiantato su un veivololeggero ad elica.

Scelta del motore :

Il propulsore deve possedere le seguenti peculiarità per sodisfare e garantire le specifiche del caso :

• Leggero ,

• Versatile alle modifiche ,

• Erogare la potenza minima richiesta ,

• Pronto ,

• Economico ,

• Consumi ristretti.

Motore FIAT 1300 m-jtd

Motore FIAT 1300 M-jtd

SCHEDA TECNICA:

Tipo Diesel DI "Common Rail"Numero cilindri 4 in lineaCilindrata 1.248 (cm3)Alesaggio x Corsa 69,6 x 82,0 (mm) Testa cilindri a 4 valvoleTurbocompressore a geometria fissaPotenza 75 (cv)Coppia 180(Nm)Sistema di iniezione Common Rail 1400 bar

ESPERIENZA IN HANGAR :-

MONTAGGIO DEL BLOCCO MOTORE FIAT 1300 E PESA TRAMITE CELLA DI CARICO

PESO BASAMENTO PRIVO DI AUSILIARI = 84,2 Kg OK!!

Elaborazione potenza:

• TURBINA

ORIGINALE FIAT 75 CV MERCEDES 200 CV

Elaborazione potenza:

• ASPIRAZIONE

PLASTICA AVIONAL

Elaborazione potenza:

• SCARICO

LEGA DI FERRO INCONEL

VERIFICHE DEI COMPONENTI :

1) VERIFICA ASPIRAZIONE :

Materiale utilizzato : AVIONAL (serie 2024 T3)

Motivazione scelta :

• leggero;

• buono per laminazione;

• discreta saldabilità;

• ottima resistenza fino ai 300°C.

_VERIFICA ASPIRAZIONE, SPESSORE 4 mm, ALLA PRESSIONE DI 6 bar

CSmin = 7,3 OK !!

2) VERIFICA SCARICO :

Si abbandona l'idea di usare l'alluminio siccome la temperatura dei gas raggiunge i 750 °C e il materiale ha un punto di fusione prossimo a tale valore.

Materiale alternativo proposto :

INCONEL 718 ( lega nickel-ferro-cromo )

Caratteristiche :

• eccellente resistenza alla corrosione alle alte temperature ;

• buone proprietà meccaniche e resistenza a fatica ;

• elevati valori di rottura fino a 700°C ;

• resistenza all'ossidazione fino a 1000°C ;

• buona lavorabilità e saldabilità .

_VERIFICA SCARICO A REGIME (750°C), SPESSORE 2 mm, ALLA PRESSIONE DI 6 bar

CSmin = 3,5 OK !!

3) VERIFICA DELLE VITI ALLO SCARICO :

Ft = forza esercitata dalla pressione della turbina ;P1 = massa collettore x g x 6 ;P2 = massa turbina x g x 6 ;Mf1 = L1 x P1 ;Mf2 = L2 x P2 ;Mt = P2 x ( Xgt – Xg ) .

Schema del modello basamento-scarico-turbocompressore :

Si considera un’accelerazione massima pari a sei volte quella di gravità.

A) Verifica viti al basamento M10 :

• Calcolo della risultante di taglio :

• Calcolo della risultante normale di trazione :

• Forza iniziale di serraggio della vite :

• Forza esercitata dal serraggio della vite :

Essendo : F > Fi , l’accoppiamento è garantito correttamente, si procede dunque con il calcolo del coefficiente di sicurezza e con la verifica tramite software al calcolatore.

Rt = [P1+ P2

n+

Mt(Xg- X2)

Sri 2]2 +[

Mt(Yg-Y2)

Sri 2]2

Fi = Rn+Rt

z*m

Rn=Ft

n+

(Mf1+ Mf 2)* H2

SYi 2

F =s p*p *dn2

4

• Calcolo della forza totale agente sulla vite : Fb = F + 0,25 x Rn

• Tensione massima sullo stelo della vite :

• Verifica tramite coefficiente di sicurezza :

Riscontro del risultato al calcolatore :

s =Fb*4

p *dn2

CS=ss

s=1,3

CSpc = 1,1 ACCETTABILE !

B) verifica viti flangia M8 :Calcolo delle forze e dei momenti :

• P2t = P2 x cos (Φ) ;

• P2n = P2 x sin (Φ) ;

• Ft’ = forza esercitata dalla pressione ;

• Mfx1 = P2t x D ;

• Mfx2 = P2n x H .

Calcolo della risultante di taglio :

Calcolo della risultante normale :

Si trova così la forza iniziale di serraggio : Fi’ = Rn’ + Rt’

Calcolo della forza esercitata dal serraggio : > Fi’ OK !!!

Rt ' =P2t

n'* z'*m

Rn' =P2n+ Fp

n'+

(Mfx1+ Mfx2)*Y2

SYi '2

F ' =s p*p *dn'2

4

• Calcolo della forza totale agente sulla vite : Fb’ = F’ + 0,25 x Rn’

• Tensione massima sullo stelo della vite :

• Verifica tramite coefficiente di sicurezza :

Riscontro del risultato al calcolatore :

s ' =Fb'*4

p *dn'2

CS' =ss

s '=1,3

CSpc = 1,2 ACCETTABILE !

Rappresentazione del prototipo :

Rappresentazione del prototipo :

CONCLUSIONI E OSSERVAZIONI :

I risultati analitici comparati con quelli elaborati dal software confermano l’attitudine del modello a resistere e a garantire, l’affidabilità richiesta, durante le fasi di volo più complesse.

Uno step successivo del progetto potrebbe riguardare l’alleggerimento del basamento e degli ausiliari e l’impiego di leghe super leggere per carter e bulloni in modo da incrementare il rapporto potenza/peso .

CONCLUSIONI E OSSERVAZIONI :

Stima del peso/masse totale del motore avio

84.2 kg il motore +

6.5 kg il turbocompressore +

3 kg manifold aspirazione

3.5 scarico inconel

12 kg il riduttore

Totale 110 kg…..!!!!

CI SONO DOMANDE ??????

CI SONO DOMANDE ?????