Evoluzione dei Materiali Aerospaziali
40 Questions
0 Views

Evoluzione dei Materiali Aerospaziali

Created by
@SufficientLutetium

Podcast Beta

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

Qual è uno dei principali materiali utilizzati per i lanciatori spendibili oggi?

  • Acciaio inossidabile
  • Filament winding (correct)
  • Ferro
  • Plastiche comuni
  • Qual è il problema principale relativo allo scudo termico all’atterraggio?

  • L'eccessivo peso della struttura
  • La protezione contro il calore (correct)
  • Il costo dei materiali
  • La capacità di assorbire i carichi
  • Cosa viene utilizzato all'interno del bordo d'attacco come pompa di calore?

  • Acqua
  • Aria compressa
  • Litio (correct)
  • Olio minerale
  • Qual è la funzione principale dei canali presenti nel bordo d'attacco?

    <p>Fornire opportunità di raffreddamento</p> Signup and view all the answers

    Cosa causa il fenomeno chiamato outgassing nella struttura microscopica dei materiali?

    <p>L'esposizione al vuoto</p> Signup and view all the answers

    Qual è l'obiettivo della progettazione dei materiali aerospaziali riguardo al peso?

    <p>Ridurre il peso senza compromettere la resistenza</p> Signup and view all the answers

    Qual è uno degli svantaggi correlati all'uso di materiali leggeri nei lanciatori?

    <p>Costi di produzione elevati</p> Signup and view all the answers

    Qual è una delle sollecitazioni maggiori subite dai satelliti durante il lancio?

    <p>Accelerazioni elevate</p> Signup and view all the answers

    Qual è il primo passaggio nel procedimento operativo del problema funzionale?

    <p>Definire i requisiti di progetto</p> Signup and view all the answers

    In quale caso si desidera minimizzare la massa?

    <p>Nel caso della biella in trazione</p> Signup and view all the answers

    Quali grandezze rappresentano i vincoli nella progettazione della biella?

    <p>Forza e lunghezza</p> Signup and view all the answers

    Qual è l'indice di merito del materiale utilizzato per la progettazione?

    <p>Un termine quantitativo</p> Signup and view all the answers

    Cosa si deve fare dopo aver definito i requisiti di progetto?

    <p>Scrivere l'equazione esprimente i vincoli</p> Signup and view all the answers

    Qual è la relazione fondamentale utilizzata per calcolare la massa?

    <p>Massa è uguale al prodotto di densità e volume</p> Signup and view all the answers

    Cosa si deve identificare per ottimizzare la prestazione del materiale?

    <p>L'indice di merito</p> Signup and view all the answers

    Nel dimensionamento a rigidezza, quale tipo di struttura viene analizzata?

    <p>Una trave generica</p> Signup and view all the answers

    Quale materiale è stato principalmente utilizzato tra il 1920 e il 1980 per sostituire il legno nell'industria aerospaziale?

    <p>Alluminio</p> Signup and view all the answers

    Qual è la principale caratteristica meccanica dell'alluminio e del magnesio rispetto all'acciaio?

    <p>Leggerezza</p> Signup and view all the answers

    Quale fenomeno è tipico delle strutture in parete sottile di acciaio?

    <p>Buckling</p> Signup and view all the answers

    Quali materiali compositi sono attualmente impiegati per la fusoliera della maggior parte dei velivoli civili?

    <p>Materiali compositi convenzionali</p> Signup and view all the answers

    Per quale motivo il legno si è rivelato problematico nell'industria aerospaziale?

    <p>Problemi di fatica</p> Signup and view all the answers

    Che tipo di materiali sono i CMC?

    <p>Materiali compositi a matrice ceramica</p> Signup and view all the answers

    Qual è un requisito per i velivoli militari in relazione ai materiali utilizzati?

    <p>Sopportare riscaldamenti cinetici maggiori</p> Signup and view all the answers

    Che problemi si sono trascurati riguardo al legno fino agli anni '20?

    <p>Problemi di fatica e degrado ambientale</p> Signup and view all the answers

    Qual è il principale vantaggio dell'uso del titanio nei motori aerospaziali?

    <p>Bassa densità e elevata resistenza termica</p> Signup and view all the answers

    Quale affermazione riguardo ai materiali compositi è corretta?

    <p>Presentano un comportamento a fatica migliore nella direzione delle fibre.</p> Signup and view all the answers

    Qual è uno degli svantaggi dell'utilizzo di materiali compositi?

    <p>Minor resistenza ambientale</p> Signup and view all the answers

    Quale velivolo è stato il primo a utilizzare materiali compositi in campo civile?

    <p>Boeing 767</p> Signup and view all the answers

    Quali sono le performance termiche dei materiali compositi?

    <p>Iniziano a perdere i loro vantaggi meccanici sopra i 100°.</p> Signup and view all the answers

    Qual è una delle caratteristiche meccaniche delle fibre nei materiali compositi?

    <p>Valori di rigidezza specifica fino a 30 volte superiori</p> Signup and view all the answers

    Quali problemi si associano ai materiali compositi in termini di utilizzo?

    <p>Problemi di degrado igrotermico</p> Signup and view all the answers

    Qual è una delle limitazioni nei materiali compositi rispetto ai metalli?

    <p>Maggiore difficoltà delle giunzioni</p> Signup and view all the answers

    Qual è il risparmio di peso che gli impennaggi in carbonio possono portare?

    <p>30%</p> Signup and view all the answers

    Quale materiale viene utilizzato nella fusoliera dell'A380?

    <p>Composito di metallo chiamato glare</p> Signup and view all the answers

    Qual è la principale differenza tra il comportamento del metallo e del carbonio in caso di urti?

    <p>Il metallo è duttile mentre il carbonio è fragile.</p> Signup and view all the answers

    Che tipo di carico deve considerare la fusoliera durante il volo?

    <p>Carico a fatica e pressurizzazione.</p> Signup and view all the answers

    Quanto peso può risparmiare l'impiego di compositi nella fusoliera dell'A380?

    <p>15 tonnellate</p> Signup and view all the answers

    Cosa succede alla fusoliera durante le fasi di decollo e atterraggio?

    <p>Si gonfia e si sgonfia a causa della differenza di pressione.</p> Signup and view all the answers

    Quale componente del Boeing B-787 è noto per la sua massiccia presenza di materiali compositi?

    <p>Fusoliera</p> Signup and view all the answers

    Qual è la pressione che si mantiene in quota, utile per il benessere dei passeggeri?

    <p>Pressione pari a quella dell'aria a 2000 metri</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Evoluzione dei Materiali Aerospaziali

    • Prima dell'utilizzo dell'alluminio, l'acciaio ha sostituito il legno come materiale principale.
    • Negli anni '20-'80 l'alluminio e il magnesio sono stati impiegati con successo a causa della loro leggerezza.
    • I materiali compositi sono stati introdotti negli anni '70 e '80 e oggi costituiscono la fusoliera della maggior parte degli aerei civili.
    • I materiali compositi convenzionali sono costituiti da fibre rinforzate in una matrice, di solito polimerica, e possono resistere a temperature elevate.
    • I metalli utilizzati nell'industria aerospaziale, come l'alluminio e il magnesio, presentano caratteristiche meccaniche inferiori all'acciaio, quindi si necessita di uno spessore maggiore per ottenere le stesse prestazioni.
    • I materiali compositi offrono miglior resistenza alla fatica rispetto ai metalli, sono leggeri e offrono un'efficienza strutturale superiore.

    Problematiche dei Materiali Aerospaziali

    • Il legno è un materiale problematico in ambito aerospaziale a causa della sua suscettibilità alla fatica e al degrado ambientale.
    • Le strutture in acciaio a parete sottile vengono utilizzate per ridurre il peso degli aerei, ma sono soggette a buckling, un fenomeno di instabilità tipico dei profili sottili.
    • Le alte temperature generate dal riscaldamento cinetico a velocità elevate richiedono materiali resistenti al calore.
    • I requisiti per i velivoli militari includono la resistenza alle alte temperature a quote elevate.

    Confronto Tra Legno e Materiali Compositi

    • I materiali compositi offrono una resistenza termica superiore rispetto al legno.
    • Le fibre di carbonio sono fragili, ma offrono un'elevata resistenza e leggerezza, rendendole adatte per realizzare strutture aeronautiche.
    • Negli aerei, gli impennaggi in carbonio possono ridurre il peso del 30 %, mentre la fusoliera del 20%.
    • La fusoliera dell'A380 è realizzata in glare, un composito di metallo e vetroresina, che offre una maggiore resistenza e leggerezza.
    • Il Boeing B-787 utilizza una fusoliera interamente costruita in fibra di carbonio, che consente una maggiore resistenza alla differenza di pressione tra la crociera e il decollo/atterraggio.

    Il Rilevanto dei Compositi per l'Aviazione Civile

    • Il Boeing 767 è stato il primo aereo civile a utilizzare i compositi nelle strutture secondarie di controllo dei comandi di volo.
    • Successivamente, i compositi sono stati applicati per la costruzione di impennaggi e ali.
    • L'utilizzo dei compositi per la fusoliera è stato un passo significativo, in quanto offre una maggiore resistenza e leggerezza rispetto ai metalli.
    • L'A380 ha realizzato un risparmio in termini di peso di circa 15 tonnellate grazie all'utilizzo del glare.

    Lanciatori e Requisiti dei Materiali Spaziali

    • Il materiale utilizzato per i lanciatori spendibili è passato dall'alluminio al filament winding, una tecnica di avvolgimento di fibra a basso costo.
    • I lanciatori spendibili sono costituiti da un grosso cilindro con irrigidimenti interni che permettono di sopportare i carichi di compressione al decollo.
    • Lo Space Shuttle ha un sistema di protezione termica realizzato in piastrelle ceramiche su un substrato flessibile di polimero.
    • I satelliti sono sollecitati solo al decollo da accelerazioni elevate e in orbita non sono soggetti a grandi carichi.
    • I satelliti sono soggetti a un fenomeno chiamato outgassing, ovvero la fuoriuscita di gas intrappolato all'interno della struttura microscopica del materiale.

    Metodi per Ottimizzare l'Utilizzazione dei Materiali

    • Un metodo per ottimizzare l'utilizzo dei materiali è il processo di problem functional, che prevede:
      • Definizione dei requisiti del progetto (funzione, obiettivo, vincoli);
      • Scrivere la funzione obiettivo in termini di requisiti, geometria e proprietà del materiale;
      • Identificare le quantità variabili;
      • Scrivere l'equazione che esprime i vincoli;
      • Sostituire nella funzione obiettivo il vincolo e la dipendenza dalle variabili;
      • Raggruppare le variabili in tre gruppi: requisiti, geometria e proprietà del materiale;
      • Identificare l'indice di merito del materiale che ottimizza la prestazione.

    Esempio di Ottimizzazione di una Biella in Trazione

    • Si punta a minimizzare la massa della biella.
    • La funzione obiettivo è quella di sopportare un dato carico F.
    • L'equazione del vincolo della forza tiene conto della forza, dell'area e dello sforzo di snervamento del materiale.
    • La massa è definita come prodotto di densità e volume.
    • L'indice di merito del materiale è un termine quantitativo che rappresenta il rapporto tra lo sforzo di snervamento e la densità, il cui valore è un indicatore della resistenza del materiale.

    Esempio di Ottimizzazione di una Trave Soggetta a Flessione

    • Si punta a minimizzare la massa della trave soggetta a flessione.
    • L'equazione del vincolo tiene conto del momento flettente, del modulo di elasticità del materiale e delle dimensioni della trave.
    • L'indice di merito è un termine quantitativo che rappresenta il rapporto tra il modulo di elasticità e la densità, il cui valore è un indicatore della rigidità del materiale.

    Studying That Suits You

    Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

    Quiz Team

    Related Documents

    Description

    Questo quiz esplora l'evoluzione dei materiali utilizzati nell'industria aerospaziale, dall'acciaio all'alluminio e ai materiali compositi. Scoprirai l'importanza di questi materiali nella costruzione degli aerei e le loro caratteristiche meccaniche. Inoltre, analizzeremo le problematiche legate a ciascun materiale.

    More Like This

    Use Quizgecko on...
    Browser
    Browser