UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BOLOGNAFacoltà di Ingegneria

Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica

Tesi di Laurea di:Pietro Bosi

Relatore:Prof. Ing. Luca Piancastelli

STUDIO DI FATTIBILITA’ DI UN ULTRALEGGERO IN COMPOSITO

REALIZZATO MEDIANTE LA TECNICA “RTM”

Anno Accademico 2005 – 2006 I Sessione

Ambito del progetto:

Realizzazione di un velivolo ultraleggero le cui linee richiaminoquelle di un aereo della seconda guerra mondiale:il Messerschmitt Bf 109 in scala 1:1

Scopo del lavoro è di ottenere un modello CAD del velivolo da realizzare in versione ultraleggera tramite l’impiego di una nuovatecnica produttiva quale l’RTM

Obiettivo della tesi:

Realizzazione di un modello tridimensionale dei pezzi principalidel velivolo:

Le ALI

La FUSOLIERA

N.B :Le parti ottenute dovranno essere complete e pronte per l’assemblaggio

Molto utilizzati in aeronautica per:elevato rapporto resistenza-pesoelevata resistenza a fatica,agli urti e a corrosioneCosti elevati

RTM:

Tecnologia per la produzione di materiali compositiche utilizza resina liquida per impregnare pre-formerealizzate da strutture sandwich con pelli in fibra divetro o carbonio e matricein schiuma espansa.

RTM al contrario permette di ottenere pezzi di forma complessa con ottima finitura superficiale e resistenza adeguatamente elevata con costo di produzione relativamente basso.

RESIN TRANSFER MOULDING

Costituenti del RTM

MatriciResine termo-indurente

poliestereepossidicheestere vinile

La scelta della resina permette di variare:

o temperatura di esercizioo resistenza agli agenti chimicio resistenza ad agenti atmosfericio resistenza al fuocoo conducibilità elettrica

RinforzoFibra di vetro:

• costi ridotti• buona resistenza• buone caratteristiche di

lavorabilitàFibre aramidiche:

• elevata resistenza a trazione, a fatica e all’impatto

• buona lavorabilitàFibra di carbonio:

• Ottima resistenza e durezza• Ottimo comportamento a T

elevate

Processo di RTM:

1. Predisposto uno stampo in due parti, viene iniettata la schiuma che si espande.

2. Si posizionano e si incollano sulla forma in schiuma espansa (PVC, Polistirolo, Polistirene,etc.) gli inserti in alluminio, bronzo, acciaio inox o titanio

3. Si predispone un secondo stampo in due parti. Opportunamente verniciato con distaccante e gelcoat. Si deposita una strato di rinforzo (vetro o carbonio) composto da un tessuto, una spugna (combiflow) e un secondo tessuto.

4. Si posiziona l’anima in schiuma espansa5. Si posiziona un secondo strato di rinforzo come al punto 3.6. Si posiziona un anello a tenuta d’aria e la seconda parte del II

stampo.7. Si aspira l’aria (0.4 bar assoluti)8. Si inietta la resina (poliestere o epossidica)9. Si sforma e si realizzano i fori negli inserti con macchina a CN

Vantaggi RTM:separazione della fase di stampaggio dallaprogettazione dell’architettura delle fibre

buona qualità superficiale

flessibilità degli stampi per forma e dimensione

buona disponibilità di resine e rinforzi utilizzabili

frazione di volume delle fibre facilmente controllabile

approx 6 kg/mq in vetro/poliestere (0.8 mm il composito)

approx 4 kg/mq in carbonio/epossidica (0.8 mm il composito)

Messerschmitt Bf 109 KCaratteristiche tecniche del velivolo originale:

apertura alare: 9920 mm lunghezza : 9020 mmaltezza: 2680 mmsuperficie alare: 16,05 mqmotore: Daimler Benz DB605potenza al decollo: 1475 CVpeso massimo al decollo: 3374 kg

Caratteristiche di volo:velocità massima: 728 Km/hvelocità di crociera: 645 Km /hvelocità minima: 150 Km/hautonomia di crociera: 720 Km

Messerschmitt Bf 109 K Ultraleggero

Il motore che verrà montato sulla questa versione è un motore motociclistico riadattato ad uso di un ultraleggero dall’ Ing. Carlini.

Potenza = 152 CV

N° giri = 12000 rpm

Coppia = 10,3 kgm

Peso = 75 kg

Gli ingombri sono molto ridotti rispetto al 12 cilindri DB 605.Lo spazio ricavato dal cofano è riutilizzatoper un posto passeggero davanti a quello pilota.

l’installazione motore avviene direttamente senza castello tramite l’impiego di smorzatori in gomma montati sulla fusoliera

Scala 1:1

Peso massimo al decollo 450 kgcon 2 piloti da 75 kg cadauno

Velocità di stallo inferiore a 65 km/h

Quota massima 300 m

Dati tecnici del velivolo:

Fasi di progettoper la modellizzazione del Me109:

Raccolta di materialeImmaginiDisegni

che possano dare un indicazione dicome sviluppare il velivolo

Tali disegni permettono uno studio delle dimensioni di massima, dei profili e dei particolari necessari alla realizzazione delle parti interessate

Dimensioni di massimaDimensioni di massimaProfili e particolariProfili e particolari

Fasi di progettoper la modellizzazione del Me109:

MONOALA FUSOLIERA

•Apertura per flaps e alettoni•Canaline passacavo per i comandi•Spazi per chiusura carrello d’atterraggio

•Scassi per abitacolo pilota e passeggero

•Raccordo monoala•Presa d’aria radiatore•Attacchi di coda e di castello motore

MONOALA

CORPO DELLCORPO DELL’’ALAALA

• Definizione dei piani di riferimento

• Disegno e quotatura deiprofili

• Verifica dei tracciati di curvatura

• Esecuzione del Loft

MONOALA

• Fase di alleggerimento

MONOALA COMPLETAMONOALA COMPLETA

• Posizionamento deglialettoni e dei flaps

• Spazi per chiusuracarrello di atterraggio

Attacchi alettoniAttacco braccio carrelloFormaggelle per assemblaggio fusoliera

Apertura carrello ottenuta verso l’esterno a differenza della versione originale

Carreggiata più ampia e maggior stabilità in fase di atterraggio

FUSOLIERA

• Disposizione dei piani di riferimento

Corpo della fusolieraCorpo della fusoliera

• Disegno e quotaturadei profili

• Verifica dei tracciatidi curvatura

• Realizzazione delloskin della fusoliera

• Inspessimento

FUSOLIERA

Completamento della Completamento della fusolierafusoliera

Posizionamento del profilo dell’ala

Posizionamento linee guida

• Presa d’aria per radiatore• Scassi per abitacolo pilota e

passeggero• Attacchi di coda e castello

motore

• Realizzazione raccordo Ala

Formaggelle di rinforzo agli attacchi di coda

Asse motore

Raccordo alla parete di rinforzo

• Chiusura carrello

Il radiatore Il radiatore èè posto sotto il cofano in luogo posto sotto il cofano in luogo del radiatore delldel radiatore dell’’olio della versione originaleolio della versione originale

Abitacolo del passeggero removibileAbitacolo del passeggero removibile

CONCLUSIONIGli obiettivi posti inizialmente sono stati raggiunti

In particolare:Si è ottenuto un modello corretto dell’ala e buona somiglianza di forma

della fusoliera (causa l’insufficienza di materiale reperito)L’installazione motore avviene direttamente sulla fusoliera tramite

l’impiego di smorzatori in gommaIl radiatore è stato posto sotto il cofano in luogo del radiatore dell’olio

della versione originaleI flaps interni e quelli esterni sono stati ridisegnati in un'unica

soluzione e realizzati a spaccoIl posto passeggero è stato ricavato davanti al sedile del pilota con

abitacolo aperto e rimovibile

Il risultato montabile in qualunque officina partendo dai particolari originali realizzati per RTM consente la

costruzione del velivolo in kit.