Università degli Studi di Bologna

Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica

Disegno Tecnico Industriale

Processo di installazione del motore Orenda su una replica del Macchi 205

Veltro

Relatore: Prof. Ing. LUCA PIANCASTELLI

Tesi di Laurea di: Correlatori: Prof. Ing. GIANNI CALIGIANA

ANDREA DATI Prof. Ing: ALFREDO LIVERANI

Progetto virtuale gallerie Caproni

La tesi si inserisce nell’ambito del progetto virtuale “Gallerie Caproni”che comprende l’acquisizione e digitalizzazione della documentazione originale di velivoli storici e la ricostruzione virtuale degli stessi.

CARATTERISTICHE TECNICHE:

Velocità max 648 Km/hApertura alare 10.58 mSuperficie alare 16.8 m2

Lunghezza totale 8.84 mAltezza 3.03 mCarico utile 827 Kg Massa totale 3408 Kg Peso a vuoto 2587 Kg

Macchi 205 Veltro

Scopo del progetto

Costruire un modello virtuale della parte anteriore del Macchi 205 Veltro e valutare la possibilità di installazione di un motore Orenda OE600A

•Studio della capottatura del motore e realizzazione del modello in 3D dei cofani mediante il CAD Rhinoceros 3.•Raccolta delle informazioni sul motore Orenda OE600A e creazione del suo modello .

•Progettazione preliminare e posizionamento dei sistemi di raffreddamento di acqua e olio e del sistema di alimentazione del motore.

•Progettazione e verifica del castello motore.

Sviluppo fasi di lavoro:

Studio della capottatura

Componenti muso dell’aereo:• cofano dorsale anteriore• cofano dorsale posteriore

• cofano ventrale anteriore

• cofano ventrale posteriore• presa d’aria

• longherina di supporto dei cofani anteriori

• cono di copertura del mozzo elica

I cofani del Macchi

Strutturaportante

Profilati in duralluminio fissati con squadrette, chiodi e rivetti dello stesso materiale

Lamiera Viene chiodata sullo scheletro del cofano

I cofani anteriori

Cofano dorsale

Cofano ventrale

CURVE DI COSTRUZIONESKIN DEI COFANIPROFILATI DI SOSTEGNOLAMIERE DI COPERTURALAMIERE DI COPERTURACOLORATE

I cofani posteriori

Cofano dorsale

SKIN DEI COFANI

Cofano ventrale

PROFILATI DI SOSTEGNOLAMIERE DI COPERTURA

Altri componentiLongherina di sostegno cofani con convogliatore aria in acciaio inossidabile

Presa d’aria con filtro antisabbia

Cono anteriore ed anello posteriore di carenatura del mozzo d’elica

Radiatori dell’olio

Lo skin

Riproduzione fedele del modello originale

Verifica di installazione del motore Orenda

Pelle della parte anteriore “pulita”

Eventuali studi aerodinamici in galleria del vento

Il motore Orenda OE600ADisegni complessivi con principali quote di ingombro:

Caratteristiche tecniche:Massa = 287kg

Potenza = 600 CV

Lunghezza di ingombro = 1,24 m

Larghezza di ingombro = 0,65 m

Il motoreModello dimensionato del motore realizzato mediante Rhino 3:

Attacchi castello motore

Versione con turbocompressoreVersione aspirata

Il castello motoreStruttura in acciaio 42CrMo4 costituita da:

2 travi con sezione a C variabile realizzate per forgiatura

3 estrusi di cui 2 puntoni ed uno di collegamento fra le due travi

Vincoli di progetto:

•punti di aggancio del castello motore originale (Fiat RA.1050 RC.58)•punti di bloccaggio sul motore Orenda

Dimensionamento dei puntoniVerifica carico di punta nel caso di richiamata da cabrata:

CARICHI APPLICATI CONSIDERATI

ngmF tot=Carichi di massa: n = 4 (richiamata da cabrata)

Carichi propulsivi:

Nmn

PC mm 1146

260

=××

×=

π

NvPT

E

m 8240==

•Coppia di reazione del motore

•Spinta dell’elica

Carichi giroscopici (FAR 23.371):srad /1=Ω•richiamata

prot IC ×Ω×Ω=srad/5.2=Ω•imbardata

Dimensionamento dei puntoniForze che agiscono sul singolo braccio:

Mz

Fx

Fy

Puntone daverificare

mNCmNF

mNCNF

NF

Z

Z

Y

Y

X

⋅=⋅=

⋅===

56,10994,2332

17599920

2,4120

NFc 8,23008=Forza di compressione sul puntone:

5,1=FSFattore di sicurezza (FAR 23. 303):

NFSFF cCR 2,34513=⋅=Carico critico:

Scelta dei puntoni

2

2

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

⋅⋅=

ρ

π

L

EnA

FCR

Formula di Eulero:

mmSmuntonelunghezzaPL

mNE

n

tabella 6,292,0

/10210000

126

===

⋅=

=Prendendo:

mm24=φ

mm7,33ecommercial =φ

Il sistema di raffreddamentoIl motore Orenda va raffreddato a liquido mediante miscela di acqua e glicole etilenico che sottrae calore dai cilindri.

• radiatore• pompa centrifuga• gruppo serbatoio-vaso espansione• sistema di condotti

Componenti

Radiatori

Radiatoreacqua

Radiatoriolio

elevata pressione aria in ingresso

Sotto il ventre

Lontano dall’elica moto laminare della corrente

Raffreddamento più efficace e quindi radiatori più piccoli e leggeri

Il sistema di raffreddamento

Circolazione forzata garantita da una pompa centrifuga

Il serbatoio e il vaso di espansione sono posizionati nel punto più in alto del circuito mediante una gabbia vincolata alla presa d’aria del motore

Il collegamento ai radiatori

pompa

serbatoio

Sistema di lubrificazione

• 2 radiatori• pompa + filtro • serbatoio• sistema di condotti

Componenti

Al motore

Dal motoreCaratteristiche limite olio:• 0,8 bar < P < 7bar• 50°C < T <130°C

I tubi devono resistere a:• Pmin = 10 bar• Tmin = 140°C

Linea lunga oltre 3 m tubi di min. 13 mm φ

Il serbatoio dell’olioSerbatoio di capacità V = 16 lt

orefizio necessario all’eliminazione dei vapori di combustione presenti nel carter

La gabbia è fissata al castello motore, e perciò facilmente accessibile

La pompa in basso a destra in prossimità della coppa dell’olio

L’impianto del carburantePompamossa dal motore

filtro

Pompa a mano o elettrica

V1 V2

I

AVVIAMENTO(caso guasto)

MOTORE AVVIATO

Allocazione pompa

iniettoriAl rubinetto

Posizionare filtro

Iniettori

Pompa diiniezione

Serbatoio

Il serbatoio

TIPOLOGIE COMUNI

La soluzione comune prevede4 serbatoi indipendenti

• alluminio saldato• duralluminio chiodato• leghe di magnesio saldate (fig.)• flessibili in nylon + gomma

(es. MERIN , VETUS)

SOLUZIONE SERBATOIO PRINCIPALE

Nylon-gomma all’internodi un mantello in lega dialluminio

Motore assemblato

VSERBATOIO = 200 lt

Conclusioni(1) La capottatura è stata riprodotta fedelmente.

Conclusioni(2) E’ stato realizzato il modello dello skin utilizzabile per eventuali studi aerodinamici in galleria del vento.

Conclusioni(3) Le ridotte dimensioni del motore Orenda lo rendono assolutamente compatibile con le caratteristiche del Macchi 205 Veltro.