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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 052777 - PROGETTO AERODINAMICO
Docente Boffadossi Maurizio
Cfu 6.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare
Didattica innovativa L'insegnamento prevede  3.0  CFU erogati con Didattica Innovativa come segue:
  • Blended Learning & Flipped Classroom
  • Soft Skills

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - BV (469) AERONAUTICAL ENGINEERING - INGEGNERIA AERONAUTICA*AZZZZ052777 - PROGETTO AERODINAMICO

Obiettivi dell'insegnamento

Lo scopo dell’insegnamento è quello di introdurre l’allievo alle metodologie riguardanti il progetto di configurazioni aerodinamiche di velivoli e di altri mezzi di trasporto, con particolare attenzione al problema dell’ottimizzazione di forma di profili alari, di configurazioni ali e di corpi investiti da correnti fluide.

Per meglio raggiugere questi obiettivi l’insegnamento viene proposto con modalità di "didattica innovativa", utilizzando numerose attività informatiche e di laboratorio sperimentale, principalmente con l'intenzione di rafforzare operativamente le conoscenze fornite agli studenti anche negli insegnamenti precedenti e di aumentarne la consapevolezza e la capacità di giudizio.

Brevi lezioni sono dedicate al richiamo dei principali aspetti fenomenologici e modellistici che caratterizzano le correnti aerodinamiche ed a fornire gli strumenti concettuali ed operativi necessari al progetto di forme aerodinamiche.

In simultanea viene proposto lo svolgimento di un numero consistente di esercitazioni ed attività informatiche con lo scopo di consolidare le conoscenze con l’applicazione di differenti metodologie di calcolo numerico e di indagine sperimentale.

Successivamente, nella seconda parte dell'insegnamento, gli studenti proseguono l’approfondimento e l’applicazione delle metodologie informatiche attraverso lo sviluppo creativo di un progetto, riguardante componenti o configurazioni di aeromobili o di altri mezzi di trasporto. Per ridurre l’impegno individuale e meglio stimolare le cosidette “abilità trasversali” questa attività deve essere svolta nell’ambito di un piccolo gruppo di allievi.

In aggiunta alle specifiche competenze informatiche, correlate all’utilizzo delle tecniche numeriche, viene anche suggerito ai diversi gruppi di allievi di completare il progetto con la costruzione di modelli per prove sperimentali. Si ottiene così un approccio intedisciplinare di tecnologie realizzative e tecniche di prototipazione rapida che consente agli allievi (su base eventualmente facoltativa e con modalità preliminari e semplificate) di aggiungere indagini più conclusive, in galleria del vento oppure direttamente con l’uso di modelli volanti (droni).


Risultati di apprendimento attesi

A seguito del superamento dell’esame lo studente:

- avrà maggiore padronanza delle diverse questioni e problematiche correlate al progetto di componenti o configurazioni aerodinamiche, anche in presenza di aspetti interdisciplinari;

- avrà maggiore conoscenza degli aspetti fenomenologici e concettuali che caratterizzano le correnti aerodinamiche;

- sarà consapevole delle diverse modellazioni fisiche e matematiche, delle relative tecniche di simulazione numerica e di rappresentazione geometrica di corpi e superfici, con la possibilità di utilizzare anche differenti metodologie per l’ottimizzazione della forma e dei requisiti aerodinamici;

- sarà in grado di selezionare ed applicare i diversi metodi di calcolo o di indagine sperimentale per le diverse fasi del progetto, ricercando il miglior compromesso tra accuratezza ed affidabilità dei risultati, tenendo conto dei costi operativi, sia economici sia di impegno e di tempo;

- portando a conclusione l’attività progettuale, avrà acquisito maggiore consapevolezza delle problematiche interdisciplinari, sopratutto rivolte alla realizzazione tecnica:

- grazie allo sviluppo collaborativo del progetto lo studente avrà meglio appreso le dinamiche interpersonali di gruppo per definire, organizzare e ripartire i carichi di lavoro, saprà meglio utilizzare le tecniche di negoziazione e di gestione dei conflitti, con il rafforzamento degli obiettivi comuni, l'aiuto ed il sostegno reciproco.

- sarà in grado di operare e comunicare in modo chiaro e convincente le scelte progettuali ed i risultati ottenuti.




Argomenti trattati

Elementi di progetto di velivoli: classificazione dei velivoli; obiettivi, requisiti e metodologie progettuali, dimensionamenti preliminari, valutazioni economiche ed ambientali. Criteri di scelta dei metodi di calcolo nelle diverse fasi progettuali e gestione delle prove aerodinamiche.

Introduzione ai metodi di ottimizzazione: concetti generali; metodi basati sul gradiente e sull’operatore aggiunto, algoritmi evolutivi ed ottimizzazioni multi-obiettivo.

Richiami e complementi di aerodinamica: richiamo dei diversi modelli della fluidodinamica; teorie e metodi classici per lo studio di correnti aerodinamiche; tecniche di simulazione CFD; misure in galleria del vento delle azioni dinamiche e delle distribuzioni di pressione, indagini sperimentali e visualizzazioni. Il progetto aerodinamico fondato sulla comprensione fisica della corrente.

Progetto di profili alari: fenomenologia delle correnti viscose e comprimibili; cenni storici sullo sviluppo ed il progetto dei profili; tipologie di stallo e caratterizzazione della portanza massima, minimizzazione della resistenza: profili laminari; profili per bassi numeri di Reynolds; profili per regimi transonici, effetto del numero di Mach critico, "drag divergence" e "buffet onset".

Progetto di configurazioni alari: requisiti di progetto e caratteristiche aerodinamiche da ottimizzare per le diverse condizioni di volo; cenni alle implicazioni strutturali ed impiantistiche; influenza della rastremazione e dello svergolamento, effetti di radice e di estremità; aerodinamica delle ali di piccolo allungamento ed a freccia; effetti vorticosi. Alcuni esempi storici di progetti di ali per aeroplani da trasporto e per velivoli ad alte prestazione.

Tecniche di ipersostentazione: aerodinamica dei profili alari multipli, separazione della corrente ed effetti di mutua interazione; esempi di configurazioni ipersostentate.

Progetto delle  superfici di controllo e della fusoliera: requisiti di progetto per piani di coda, alettoni e diruttori; progetto della fusoliera, accenni a prese d'aria e integrazione con il sistema propulsivo; effetti di interferenza per configurazioni complete di aeromobili.

Aerodinamica dei veicoli terrestri: cenni storici; richiami di aerodinamica dei corpi tozzi; esempi di campi di moto attorno ad autoveicoli; tecniche di controllo della resistenza per veicoli tradizionali e della deportanza per veicoli da competizione.

 

 


Prerequisiti

Saranno prerequisiti del corso le conoscenze fornite nel triennio di Laurea in Ing. Aeronautica e nei precedenti insegnamenti della Laurea Magistrale in Ing. Aeronautica svolti al Politecnico di Milano, con particolare riferimento alla disciplina di Aerodinamica.


Modalità di valutazione

L’esame prevede la preliminare consegna di un elaborato contenente il progetto sviluppato dal gruppo di lavoro, seguito da una prova orale individuale, durante la quale verrà discusso in modo approfondito, con la modalità del contradditorio tecnico, il progetto svolto e valutata la comprensione degli argomenti riportati dal programma dell’insegnamento (senza escludere i fondamenti di fluidodinamica e di aerodinamica trattati dagli insegnamenti precedenti).

Lo studente dovrà essere in grado di comunicare in modo chiaro e convincente i risultati dell’attività svolta dal gruppo, spiegando le scelte progettuali effettuate, le metodologie adotatte e di dimostrare la conoscenza delle tematiche trattate nelle lezioni ed incluse nella bibliografia.

La valutazione del progetto terrà conto sia della capacità di lavoro individuale e di gruppo, sia della presentazione e dell’organizzazione degli elaborati progettuali e della documentazione fornita.

La presentazione e la discussione delle attività realizzative e sperimentali (o di altre attività facoltative) costituiranno  elementi positivi per la valutazione.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaJ. Allen, Aerodynamics : the science of air in motion , Editore: Granada, Anno edizione: 1982
Risorsa bibliografica facoltativaD. Raymer, Aircraft Design: a Conceptual Approach, Editore: AIAA Education Series, Anno edizione: 2012
Risorsa bibliografica facoltativaE. Torenbeek, Synthesis of subsonic airplane design , Editore: Delft university press, Anno edizione: 1982
Risorsa bibliografica facoltativaA. Sobester, A. Forrester, Aircraft Aerodynamic Design: Geometry and Optimization, Editore: Wiley, Anno edizione: 2014
Risorsa bibliografica facoltativaE. Torenbeek, Advanced Aircraft Design, Editore: J. Wiley & Sons, Chichester, Anno edizione: 2013
Risorsa bibliografica facoltativaE. Obert, Aerodynamic Design of Transport Aircraft, Editore: IOS Press, Amsterdam, Anno edizione: 2009
Risorsa bibliografica facoltativaJ. Katz, A. Plotkin, Low-speed aerodynamics , Editore: Cambridge university press,, Anno edizione: 2001
Risorsa bibliografica facoltativaJ. Anderson, Computational fluid dynamics : the basics with applications, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 1982
Risorsa bibliografica facoltativaJ. Blazek, Computational Fluid Dynamics: Principles and Applications, Editore: Elsevier Science, Anno edizione: 2005
Risorsa bibliografica facoltativaW. Hucho, Aerodynamics of road vehicles, Editore: Butterworths, Anno edizione: 1987

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
15:00
22:30
Esercitazione
12:00
18:00
Laboratorio Informatico
12:00
18:00
Laboratorio Sperimentale
3:00
4:30
Laboratorio Di Progetto
18:00
27:00
Totale 60:00 90:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
04/04/2020