esercitazione 07 - Appuntiunito-appunti universitari gratis Torino
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RELAZIONE FONDAMENTI DI INFRASTRUTTURE VIARIE] Anno Accademico 2011/2012 Politecnico di Torino Fondamenti di Infrastrutture Viarie Relazione esercitazioni. Anno Accademico 2011/2012 Corso di Fondamenti di Infrastrutture Viarie Professore: Marco Bassani Esercitatore: Pier Paolo Riviera Studente: Eleonora Magnotta Matricola: 162010 1 RELAZIONE FONDAMENTI DI INFRASTRUTTURE VIARIE] Anno Accademico 2011/2012 ESERCITAZIONE 7 del 24 novembre 2011 Esercizio 1 Calcolare la lunghezza di campo caratteristica LCC per l’atmosfera internazionale standard del velivolo ANTONOV assumendo un peso massimo al decollo (Maximum Take Off Weight, MTOW) pari a 6278.4 kN ed una velocità di decollo pari a 1.2VS. Sono inoltre noti: Tdecollo = 229 kN/turbina; 6 turbine totali; SA = 905 m2; cp, max = 1,8 (in fase di crociera a VS). Prima di svolgere l’ esercizio, facciamo un piccolo richiamo teorico: Lo spazio di decollo normale è dato dalla somma di tre contributi: s1: spazio necessario per passare da una velocità nulla (V = 0 km/h) ad una velocità V1 = 1.2 VS; s2: spazio necessario per far ruotare il velivolo (dal punto in cui si alza il carrello anteriore a quello in cui si alza quello posteriore); s3: spazio necessario per raggiungere un’altezza di 10.7 m con una velocità V pari a 1.2 V S. CALCOLO DELLO SPAZIO S1: il punto di partenza è l’equazione della trazione per i velivoli 2 RELAZIONE FONDAMENTI DI INFRASTRUTTURE VIARIE] Anno Accademico 2011/2012 Ipotesi semplificatrici e di lavoro: considerata l’elevata superficie laterale di un velivolo, si considera la superficie maestra uguale alla superficie alare (S = SA); il coefficiente di forma c del velivolo viene sostituito con il coefficiente di resistenza aerodinamica cRA delle ali. Sostituiamo: 3 RELAZIONE FONDAMENTI DI INFRASTRUTTURE VIARIE] Anno Accademico 2011/2012 Graficamente abbiamo che: Integrando otteniamo che: È necessario quantificare ora la velocità di stallo vS: si ottiene in volo quando P = L (portanza alare) 4 RELAZIONE FONDAMENTI DI INFRASTRUTTURE VIARIE] Anno Accademico 2011/2012 CALCOLO DELLO SPAZIO S2: Si ipotizza che la rotazione del velivolo avvenga in 3 secondi alla velocità v = 1.2 vS s2 =1.2 ∙ vS ∙ 3s CALCOLO DELLO SPAZIO S3: Si ipotizza che lo spazio s3 venga percorso compiendo un arco di cerchio sino ad una quota di 10.7 m. Nel piano verticale il moto del velivolo è circolare uniforme. Analizzando l’equilibrio in direzione verticale (nel momento in cui i carrelli si staccano da terra) so osserva come il velivolo sia soggetto alla forza centrifuga: 5 RELAZIONE FONDAMENTI DI INFRASTRUTTURE VIARIE] Anno Accademico 2011/2012 Tutto ciò è valido se consideriamo le condizioni standard: atmosfera internazionale standard (modello matematico dell’atmosfera stabilito dall’ICAO nel 1954 e che considera l’aria come un gas perfetto, privo di umidità, di composizione chimica costante che obbedisce all’equazione di stato dei gas perfetti e avente p = 1.01235 · 105 Pa, T = 288.15 °K, δ = 1.225 Ns2m-4); altitudine nulla (quota a livello del mare); pendenza longitudinale della pista nulla. Qualunque variazione rispetto alle condizioni standard(temperatura, altitudine e/o pendenza longitudinale) porta ad una variazione dello spazio di decollo normale tramite opportuno coefficienti correttivi. Da Lunghezza di Campo Caratteristica (LCC) passo a Lunghezza di Campo Reale (LCR). CORREZIONE RELATIVE ALL’ ALTITUDINE: La lunghezza della pista aumenta del 7% ogni 300 metri di altitudine rispetto alla quota sul livello del mare. CORREZIONE RELATIVE ALLA TEMPERATURA: •T : media mensile delle massime temperature giornaliere dell’aria del mese più caldo R dell’anno (del sito ove sto progettando la pista di volo); ta: temperatura dell’atmosfera internazionale standard calcolata all’altitudine desiderata → (ta = 15 - 0.0065 ∙ a), (ogni mille metri di altitudine la temperatura decresce di 6.5°C). La lunghezza della pista aumenta dell’1% ogni grado di differenza tra la temperatura di riferimento (TR) e quella dell’atmosfera internazionale standard calcolata all’altitudine desiderata (ta). CORREZIONE RELATIVE ALLA PENDENZA LONGITUDINALE DELLA PISTA: La lunghezza della pista aumenta del 10% ogni punto percentuale in più di pendenza longitudinale della pista di volo. Risoluzione: CALCOLO DELLO SPAZIO S1: 6 RELAZIONE FONDAMENTI DI INFRASTRUTTURE VIARIE] Anno Accademico 2011/2012 CALCOLO DELLO SPAZIO S2: s2 = 1.2 ∙ vs ∙ 3s= 1.2 ∙ 79.3 ∙ 3 ≈ 285 m CALCOLO DELLO SPAZIO S3: SPAZIO DI DECOLLO NORMALE (LUNGHEZZA DI CAMPO CARATTERISTICA): sDN = s1 + s2 + s3 = LCC = 2345 + 285 + 314 = 2944 m 7 RELAZIONE FONDAMENTI DI INFRASTRUTTURE VIARIE] Anno Accademico 2011/2012 Esercizio 2 Calcolare la lunghezza di campo caratteristica LCC per l’atmosfera internazionale standard del velivolo AIRBUS A320 assumendo un peso massimo al decollo (Maximum Take Off Weight, MTOW) pari a 755.4 kN ed una velocità di decollo pari a 1.2VS. Sono inoltre noti: Tdecollo = 120 kN/turbina; 2 turbine totali; SA = 122.6 m2; cp, max = 1,8 (in fase di crociera a VS). Svolgimento: CALCOLO DELLO SPAZIO S1: CALCOLO DELLO SPAZIO S2: s2 = 1.2 ∙ vs ∙ 3s= 1.2 ∙ 78.86 ∙ 3 ≈ 284 m CALCOLO DELLO SPAZIO S3: SPAZIO DI DECOLLO NORMALE (LUNGHEZZA DI CAMPO CARATTERISTICA): sDN = s1 + s2 + s3 = LCC = 2582 + 284 + 312 = 3178 m 8 RELAZIONE FONDAMENTI DI INFRASTRUTTURE VIARIE] Anno Accademico 2011/2012 Esercizio 3 Calcolare la lunghezza della pista di volo per l’aeromobile dell’esercizio 1 (LCR) nel caso in cui si debba costruire un aeroporto nella zona di Torino. Altitudine = 239 m s.l.m.; TR = 27.6°C; p = 1%. Svolgimento: CORREZIONE RELATIVE ALL’ ALTITUDINE: CORREZIONE RELATIVE ALLA TEMPERATURA: ta = 15° - 0.0065 ∙ a = 15° C – 0.0065 ∙ 239 ≈ 13.4 CORREZIONE RELATIVE ALLA PENDENZA LONGITUDINALE DELLA PISTA: 9 RELAZIONE FONDAMENTI DI INFRASTRUTTURE VIARIE] Anno Accademico 2011/2012 Esercizio 4 Calcolare la lunghezza della pista di volo per l’aeromobile dell’esercizio 2 (L CR) nel caso in cui si debba costruire un aeroporto nella zona di Bangda (Tibet). Altitudine = 4334 m s.l.m.; TR = 10.0°C; p = 2%. Svolgimento: CORREZIONE RELATIVE ALL’ ALTITUDINE: CORREZIONE RELATIVE ALLA TEMPERATURA: ta = 15° - 0.0065 ∙ a = 15° C – 0.0065 ∙ 4334 ≈ -13.17 CORREZIONE RELATIVE ALLA PENDENZA LONGITUDINALE DELLA PISTA: 10 RELAZIONE FONDAMENTI DI INFRASTRUTTURE VIARIE] Anno Accademico 2011/2012 Esercizio 5 Calcolare la lunghezza della pista di volo per l’aeromobile dell’esercizio 2 (L CR) nel caso in cui si debba costruire un aeroporto nella zona di Atyrau (Kazakhstan). Altitudine = -22 m s.l.m.; TR = 30.6°C; p = 2%. Svolgimento: CORREZIONE RELATIVE ALL’ ALTITUDINE: CORREZIONE RELATIVE ALLA TEMPERATURA: ta = 15° - 0.0065 ∙ a = 15° C – 0.0065 ∙ (-22) ≈ 15.14 CORREZIONE RELATIVE ALLA PENDENZA LONGITUDINALE DELLA PISTA: 11