Università degli Studi di Bologna

FACOLTA’ DI INGEGNERIA

Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica

Disegno Tecnico Industriale

STUDIO DI FATTIBILITA’ DI UN ULTRALEGGERO

AVENTE LE CARATTERISTICHE AERODINAMICHE

DEL MACCHI 205

Tesi di laurea di:

Pietro Sternativo

Relatore:

Chiar.mo Prof. Ing. Luca Piancastelli

Correlatori:

Chiar.mo Prof. Ing. Gianni Caligiana

Chiar.mo Prof. Ing. Alfredo Liverani

Anno Accademico 2003-2004

Obiettivi:

1. Forma esterna dell’aeroplano identica a quella del Macchi 205.

2. Massa complessiva non superiore ai 450 kg, come previsto dal D.M. n° 106 riguardante l’omologazione degli ULM.

3. Pienamente acrobatico con una sola persona a bordo (massa complessiva massima a pieno carico 370 kg).

4. Non acrobatico con due persone a bordo (450 kg).

La nuova fusolieraCaratteristiche (identiche al

MC 205 V):

Apertura alare = 10,58 m

Superficie alare = 16,8 m²

Lunghezza ala destra = 4,321m

Lunghezza ala sinistra = 4,521m

Lunghezza totale = 8,84 m

Altezza = 3,03 m

Peso a pieno carico con 2

persone a bordo = 450 kg

Velocità max.= 280 km/h

La forma esterna e la geometria

rimangono le stesse dell’aeroplano

originale.

Macchi 205 V monoposto Macchi 205 ulm biposto

pilota e passeggero pilota e bagagliaio

Seggiolino per pilota e passeggero

componenti:

• Poggiatesta in policarbonato

• Sedile in policarbonato

• Cintura in poliuretano (per il

passeggero a due punti)

•Telaio in alluminio

Strumentazione elettronica

•Strumentazione completa

•Unico dispositivo

•Contagiri digitale

Comandi di voloLa barra di comando ad aste

muove gli alettoni e gli

equilibratori

La pedaliera muove il

timone di coda ed

aziona le pompe dei

freni

Motore Yamaha R1Motore: 4 tempi, 4 cilindri in linea inclinati in avanti.

Cilindrata: 998 CC.

Potenza max.: 132 kW (180 CV) a 12.500 giri/min.

Coppia max.: 110,1 Nm (11,2 kg-m) a 10.500 giri/min.

Alimentazione: iniezione elettronica.

Frizione: dischi multipli in bagno d’olio.

Trasmissione: 6 marce in presa costante.

Trasmissione finale: catena.

Catena: passo 530, maglie 120 ( carico di rottura

36,7 kN, tensione della catena 20-25mm).

tipo O-Ring.

Corona: 45 denti.

Pignone: 17 denti.

Massa tot.: 80 kg compreso radiatore con liquido

refrigerante, olio lubrificante e batteria.

Motore commerciale con il miglior

rapporto peso/potenza (buona

affidabilità)

La ruota posteriore della moto in VI

marcia alla max velocità ha lo stesso

numero di giri dell’elica (2800 rpm)

Carrello di atterraggio

Componenti:

1. Sistema di sicurezza

2. Scatola di ancoraggio

3. Perno

4. Viti

5. Molle

6. Anello di ancoraggio

7. Gamba

8. Kit forcella-ruota

Leva azionamento carrello

Cavetto in acciaio:

• trefolo da 114 fili più anima con una sigma di rottura di 1770 N/mm², un

carico di circa 19,6 kN e coeff.te sicurezza =2,5.

• forza da esercitare sulla leva per l’azionamento = 130 N.

Forze che agiscono sul carrello

(atterraggio d’emergenza sec. FAR 23)

α = Angolo stallo del profilo alare = 12°

β = Angolo caratt.co del carrello =10°

Fy = 2.5 M g

Fx = 0,65 Fy

M = 450 kg

R = √[Fx²+Fy²]

Rx = √[Fx²+Fy²] * Sin [10/180 * π]

Ry = √[Fx²+Fy²] * Cos [10/180 * π]

Dimensionamento e verifica della gamba

dimensionamento verifica

Tubolare:

Lunghezza = 1293 mm

Dest = 48,3 mm

Spessore = 1,5 mm

Dint = 45,3 mm

MomentoRx = Rx * Lunghezza

WRx = modulo di resistenza = 2502,75mm³

SigmaMomentoRx = MomentoRx/WRx

Sigma Ry = Ry/Area

SigmaTot = SigmaMomentoRx+SigmaRy

Sigma tot.= 990 MPa

Sigma amm.le = σs / n = 1400MPa

Sigma tot. ≤ Sigma amm.le

Materiale utilizzato: acciaio 300M

σr = 2100 MPa

σs = 1700 MPa

n = 1,5

( y coincide con asse gamba carrello, -x direzione moto)

Atterraggio con imbardata

Imbardata = rotazione dell’aeroplano attorno al suo asse verticale baricentrico

L utile = 1475 mm

angolo di imbardata = 8°

Rz = Fz * Sin [8/180*Pi]

MomentoRz = Rz/ WRz

WRz = 2502,75 mm³

SigmaMom.Rz=Mom.Rz/WRz=470 MPa

Sigma Mom.Rz ≤ Sigma amm.le

Ottimizzazione diametro perno e

viti di ancoraggio

X = diametro esterno del perno

Y = fattore moltiplicativo per il

diametro interno

Z = massa

Y

Z

Dperno ottimo = 15 mm

D viti di ancoraggio = 8mm

Z massa perno

Scatola di ancoraggio

Castello motore

Il castello motore è costituito da due ordinate rinforzate.

Ordinata zero rinforzata Ordinata rinforzata

Posizionamento motore

Motore ancorato tra le due ordinate.

Trasmissione

trasmissione

particolare catena

Dimensionamento alberi di

trasmissionePignone:

Fattore sicurezza = 1,2

ncrit albe.pig.= Fattore sicurezza* npig.

Elica:

Ottimizzazione:

Lung. alb.pig.=528 mm

s

radnpignone

pignonealbcrit 119860

2..

d alb.pig.= 26 mm

d alb.elica = 26 mm

200 400 600 800 1000 1200 1400

20

40

60

80

100

120

Lung. alb. vel.

Massa totale

2 alberi

s

radnelicaelicaalbcrit 351

60

2..

2

..

2

..

..10

10128100

velalbpignonealbcrit

pignonealbcrit

Ld

2

..

2

....

1010

128100

lentoalbelicaalbcrit

elicaalbcrit

Ld

Verifica• Albero pignone = tubo Dest.= 42,4mm

• Spessore = 2,6mm

• Albero elica = tubo Dest.= 76,1mm

• Spessore = 2,9mm

2

22

n

1

tcritico

tors

NCritico

Norm

Fcritico

Fless

n = coeff.te sicurezza = 2,5

Cuscinetti: p

aP

CaaL

2311Durata in milioni di giri (99% affidabilità):

• pignone: SKF sigla 61808 (con durata prevista di 800 milioni di giri)

• elica: SKF sigla 61815 (con durata prevista di 1700 milioni di giri)

• Peso totale trasmissione circa 7,20 kg

Conclusioni

Sono stati raggiunti tutti gli obiettivi prefissati. Allestimento

completo con una massa totale di circa 410 kg, grazie ad una

scelta opportuna dei materiali.

Possibili sviluppi:• Miglioramenti sulla scatola di ancoraggio del carrello mediante

modifica geometrica.

• Possibile collocazione del motore vicino elica, con rinforzo piano

di coda.