Studio di fattibilità di un sistema propulsivo moto-elica per il volo a quote stratosferiche

The thesis is aimed to show the feasibility of a propeller propulsion system for the flight at stratospheric altitude. Preliminary analysis are leaded on a reference airplane, based on two hypothesis: costant efficiency of a propeller and an evaluation of a maximumm take off weight. These analysis allow to obtain the design condition whereby sizing a minimum induced loss propeller by Betz theory. To do this it was used the software Xrorot, which implement this theory and provide a very simple handle procedure to be mechanized. The results have led to develop two different propellers, one with a large diameter which has led to the necessity of the study of a specific hub. The non conventional layout of the engine

Questo lavoro di tesi è volto a dimostrare la fattibilità di un sistema propulsivo moto-elica per il volo a quote stratosferiche. A partire da un velivolo di riferimento vengono condotte delle analisi preliminari sulla base di due ipotesi: rendimento costante dell'elica e stima del peso massimo al decollo. Tali analisi permettono di ottenere i punti di progetto con cui dimensionare un'elica ottima secondo la teoria di Betz. A tal fine viene utilizzato il software Xrotor che implementa tale teoria e fornisce una procedura facilmente manipolabile per automatizzare le procedure di calcolo. I risultati del design hanno portato allo sviluppo di due eliche differenti, di cui una di grande diametro che ha portato alla necessità dello studio di un mozzo specifico in grado di contenere anche dei sistemi di variazione del passo. Data l'architettura non convenzionale del motore su cui esse vengono montate viene studiato e progettato l'intero layout del sistema di collegamento tra alberi del motore e pale delle eliche. Gli elementi vengono modellati con un software CAD al fine di meglio comprendere l'interazione e la complessità del sistema studiato. Attraverso l'identificazione delle caratteristiche fisiche delle componenti è possibile determinare in maniera più dettagliata l'aumento di peso del velivolo a causa del sistema installato. Tali analisi permettono quindi di effettuare un nuovo studio delle prestazioni, rimuovendo le due ipotesi iniziali. I risultati mostrano la fattibilità del sistema proposto e i limiti fisici al suo completo raggiungimento. Il lavoro fornisce una visione più completa del sistema e offre lo spunto per numerosi approfondimenti in diversi campi di applicazione.