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ALMA MATER STUDIORUM

UNIVERSITA’ DI BOLOGNA

FACOLTA’ DI INGEGNERIA

CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA

STUDIO DI MASSIMADI UN SISTEMA DI ELICHECONTROROTANTI A PASSO VARIABILE PER IL MOTORE

VD007 IBRIDO

Tesi di laurea di:Andrea Briganti

Relatore:Prof. Ing. Luca Piancastelli

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+

Classe P180 Avanti monomotore

+

Turbina Allison

Oggetto della trattazione:

Obiettivo dello studio:

MotoreVD007

Progettazione di un sistema di due eliche controrotanti alimentate rispettivamente dal motore VD007 e dalla turbina tipo Allison che sia in grado di di cambiarne il passo in maniera indipendente l’una dall’altra, di dimensioni contenute, leggera e affidabile.

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SoluzioneModifica dell’elica idromatica costruita su licenza della FIAT per sviluppare un sistema costituito da due alberi coassiali, che possano permettere, al loro interno, il passaggio di tubi e cavi necessari per il controllo e la variazione del passo.

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Vincoli ProgettualiDistanza tra i due dischi delle eliche da 1/8 a 1/10 del diametro

•Rendimento aumenta•Vibrazioni diminuiscono

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La Pala (lavoro NACA “RM-E6K26”)

HAMILTON STANDARD 6507A-2

Dati ricavati dalla

tabella (fig.1) pag

17/57 del documento:

NACA-RM-E6K26

Diametro(D) Sezione r/R r b/D corda (b) Angolo Inclinazione (θ) Campanatura principale

3911,6 0 0,24 469,392 0,069 269,9004 45°

3911,6 1 0,3 586,74 0,0744 291,02304 40°30'

3911,6 2 0,4 782,32 0,08 312,928 35°

3911,6 3 0,5 977,9 0,0811 317,23076 30°15'22''

3911,6 4 0,6 1173,48 0,08 312,928 25°23'1''

3911,6 5 0,7 1369,06 0,0778 304,32248 21°32'18''

3911,6 6 0,8 1564,64 0,0739 289,06724 18°15'23''

3911,6 7 0,9 1760,22 0,0656 256,60096 14°52'18''

3911,6 8 0,95 1858,01 0,0588 230,00208 13°50'46''

3911,6 9 1 1955,8

NOTA : il dato della"campanatura

principale" non è previsto da diagramma,

ma ,vista l'utilità di tale dato per la forma,

ho ritenuto opportuno aggiungerlo

ricavandolo da dati estratti da profili

della Hartzell e poi adattati (scalati) alla

pala in esame. Le frecce sono ricavabili

direttamente dal disegno.

COORDONATE PROFILO

Raggio del bordo d' attacco Valore CORDA

1,205117021 304,3225

X% X Y% Y X-(corda/2) Y X-(corda/2)-Xg Coordinate Baricentro

0 0 0 0 -152,16124 0 -116,152196 Xg Yg

1,25 3,804031 0,969 2,948885 -148,357209 2,948885 -112,348165

2,5 7,608062 1,354 4,120526 -144,553178 4,120526 -108,544134 -219920 -36,009 0

5 15,21612 1,882 5,727349 -136,945116 5,727349 -100,936072 6107,345

7,5 22,82419 2,274 6,920293 -129,337054 6,920293 -93,32801005

0

10 30,43225 2,593 7,891082 -121,728992 7,891082 -85,71994805

15 45,64837 3,101 9,43704 -106,512868 9,43704 -70,50382405

20 60,8645 3,498 10,6452 -91,296744 10,6452 -55,28770005

30 91,29674 4,063 12,36462 -60,864496 12,36462 -24,85545205

40 121,729 4,391 13,3628 -30,432248 13,3628 5,57679595

0

50 152,1612 4,5 13,69451 0 13,69451 36,00904395

60 182,5935 4,376 13,31715 30,432248 13,31715 66,44129195

70 213,0257 3,952 12,02682 60,864496 12,02682 96,87353995

80 243,458 3,149 9,583115 91,296744 9,583115 127,305788

90 273,8902 1,888 5,745608 121,728992 5,745608 157,738036

0

95 289,1064 1,061 3,228862 136,945116 3,228862 172,95416

100 304,3225 0,09 0,27389 152,16124 0,27389 188,170284

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La CrocieraPrima:

Dopo:

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Gli Alberi – Analisi degli sforzi

Motore VD007:

P = 1917 kW

n = 5000 rpm

, 007

60 60 1917 10003661,200

2 2 5000t VD

P PM N m

n

, 007

60 60 1917 10003660

2 2 5000t VD

P PM N m

n

, 007 007 3660 3,45 12600t t VD VDM M N m

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Gli Alberi – Analisi degli sforzi

Turbina tipo Allison:

P = 1200 kW

n = 35000 rpm

,

60 60 637 1000173,885

2 2 35000t Allison

P PM N m

n

,

60 60 1200 1000340

2 2 35000t Allison

P PM N m

n

, 340 24,13 8200t t Allison AllisonM M N m

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Gli Alberi – Analisi degli sforzi

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Gli Alberi – Analisi degli sforzi

Verifica anti-plissettatura:

1,5

2 0,750,272

(1 )c amm

E t

r

Formula di Donnell:

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Regolazione del passo

Variazione del passo Messa in bandiera

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Gli attuatori oleodinamici lineari

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Il Complessivo

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Materiali

300M AISI 4340Il 300M Ultrahigh Strength Steel è un acciaio da bonifica che viene indurito superficialmente tramite un processo di nitrurazione ionica.

Si realizzeranno con questo materiale tutte le parti soggette ad usura:

E’ una ottima combinazione di resistenza, tenacità e durezza.

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Materiali

Titanio Ti6Al4V nitruratoCaratteritiche :

Ottimo rapporto resistenza/massaEccellente stabilità dimensionale alle alte temperature

Resistenza alla corrosione

Si realizzeranno con questo materiale le seguenti parti:

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ConclusioniRisulta quindi possibile sfruttare efficacemente un motore di grande potenza (3700 CV) quale può essere ilVD007 affiancato alla turbina Allison 250 C-18 per far volare un velivolo che mostri le medesimecaratteristiche di un P180 AVANTI della Piaggio, capace quindi di una velocità di crociera di 700 km/htrasportando fino a 8-10 passeggeri.

Purché si utilizzi un sistema di eliche controrotanti ,che equilibrino la coppia di reazione e

quella dell’effetto giroscopico, a passo variabile, per un migliore sfruttamento dei motori che

funziona così a giri costanti.