Design preliminare di un regional jet

Progetto universitario

Corso: progettazione di veicoli aerospaziali

Requisiti

• Payload: 80-100 passeggeri
• Range: 1000 nm
• Crociera: quota costante pari a 20000ft
• Decollo: 1500m
• Atterraggio 1300m
• Pressurizzazione cabina: equivalente a 8000ft ISA
• Riserva carburante:
• Propulsione: Turbo Fan
• Liquidi a bordo: 200kg + 1.9kg per passeggero

Flusso Operativo

1. Analisi statistica di configurazioni di velivoli della stessa categoria
2. Identificazione delle variabili di progetto
3. Identificazione della configurazione tramite procedura iterativa ("Matching Chart")
   1. Stima dei pesi tramite relazioni empiriche (Gabrielli-Antona)
   2. Condizioni di crociera (potenza necessaria al volo)
   3. Condizione di decollo (massima lunghezza di decollo)
   4. Condizione di atterraggio (massima lunghezza di atterraggio)
   5. Stima autonomia (formula di Breguet)

   Ogni punto sottolineato porta alla scrittura di un equazione che coinvolge una o più variabili di progetto: tramite algoritmi non lineari è possibile determinare la configurazione che risponde a tutti i requisiti progettuali (ovvero a tutte le equazioni). Tuttavia l'esplorazione dello spazio delle soluzioni richiede la scelta di un punto di partenza sulla base del quale la soluzione dell'algoritmo utilizzato può variare molto e talvolta portare a soluzioni non fisiche: a questo proposito l'analisi statistica ci viene in aiuto permettendo un'agevole valutazione dei risultati ottenuti, nonchè di determinare un intervallo ragionevole delle variabili di progetto entro cui cercare la soluzione al nostro problema.

4. Identificazione e verifica delle caratteristiche specifiche del velivolo:
   1. Coefficiente di resistenza
   2. Profilo alare
      1. Generazione di un database di profili alari
      2. Analisi prestazionale dei profili scelti tramite il software X-foil nelle diverse fasi operative (atterragio, decollo, corciera)
      3. Identificazione dei profili alari validi che soddisfino tutti i requisiti e garantiscano le prestazioni migliori
      4. Stima delle superfici di ipersostentazione necessarie per decollo e atterraggio
   3. Volume disponibile per imbarco carburante
   4. Forma in pianta dell'ala
      1. Analisi aerodinamica tramite il software AVL (metodo vortex lattice)
      2. Identificazione della forma alare con fattore di Ostwald adeguato e coerente con i risultati ottenuti nella fase 3
   5. Stima delle superfici degli impennaggi verticali e orizzontali sulla base di valori statistici dei rapporti rispettivi volumetrici
5. Dimensionamento strutturale dell'ala
   1. Determinazione del fattore di carico massimo per il dimensionamento (normativa)
   2. Analisi dei carichi
      1. Peso struttura
      2. Peso combustibile
      3. Peso motore
      4. Portanza (distribuzione media tra triangolare ed ellittica)
   3. Determinazione delle caratteristiche di sollecitazione
   4. Dimensionamento delle aree resistenti del cassone alare nella sezione più sollecitata (radice) tramite procedura iterativa
      1. Il peso della struttura dipende dalle aree resistenti incognite, motivo per cui è necessario un approccio iterativo
6. Determinazione della disposizione degli arredi interni su base statistica/standard di comfort
7. Realizzazione del trittico del velivolo