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Corso Progetto Generale Velivoli

Corso Progetto Generale Velivoli

Cap. 6 La velocità di Stallo (Stall speed)

Fabrizio Nicolosi

Dipartimento di Ingegneria Industriale Università di Napoli “Federico II”

e.mail : [email protected]

STALL SPEED

Stall speed CAS (o EAS)

STALL SPEED

c l

α

stallo

STALL SPEED definition

Prove di certificazione in volo

- Requirements • starting from a speed at least 10 kts above the stall speed • longitudinal control must be pulled back • rate of speed reduction will not exceed 1 knot/s(level stall) and 3 knots/s(turning stall)

Tests have been performed in the following configurations and conditions:

• Maximum weight take off; • Engine running at 75% and idle • Flap a 0°, 15° and full; • Landing gear retracted and extended; • Trim speed (=1.5VS1). • CG in the max forward and aft position. • Turning stall with 30°of bank

…leading to more than 100 stalls to accomplish certification requirements!

Prove di stallo

Procedura: • Trim V=1.2 Vs • Motore al minimo • Equilibratore a cabrare • Entry rate < 1 Kt/sec

FAR Entry Rate

tVV1.1

ER SS

∆−⋅

=

Stall Tests Level stall time histories – NO FLAP Level stall time histories – FLAP landing

Prove di stallo

L’ ENTRY Rate ER ha effetto sulla “dinamicità” della manovra di stallo e sul fattore di carico che solitamente si presenta allo stallo. La manovra ideale fatta a ER=0 (impossibile, praticamente) è quella che fa coincidere il CL max con quello full-scale aerodinamico (Reynolds di volo). L’ER ha effetto sugli effetti instazionari aerodinamici di manovra e sul valore di fattore carico “n” allo stallo. Il CLs contiene entrambi gli effetti e per ER=1 può essere anche del 10% maggiore del CLmax aerodinamico.

Prove di stallo Il peso può far variare la velocità di stallo per effetti aeroelastici

Flight Performances and certification P2006T STALL tests carried out

Stall Tests -Results

Level stall time histories – no FLAP Xcg 16.5% MAC (max forward)

ENTRY RATE EFFECT

=S2ρV2

1Wza

maxL,C

=S2ρV2

1W

sL,C

Stall Tests - Results

Type Flap (deg)

Land. gear

VS (kts) az

Entry rate (kts/s) CL,s CL,MAX

Stall tests cg max forward (16.5%) Leveled 0 Retr. 55.5 0.92 1.1 1.46 1.34 Leveled 0 Ext. 60 0.92 0.8 1.26 1.16 Leveled 15 Ext. 45.8 0.84 - 2.08 1.75 Leveled 40 Retr. 41.3 0.88 1.1 2.51 2.22 Leveled 40 Ext. 43 0.84 0.7 2.33 1.97

Turn 0 Retr. 65.7 0.97 0.8 1.06 1.04 Turn 40 Retr. 54 1.14 0.5 1.53 1.75

Stall tests cg max aft (30.5%) Leveled 0 Retr. 55.2 0.93 2.7 1.47 1.38 Leveled 15 Ext. 51 0.84 - 1.85 1.56 Leveled 40 Retr. 47 0.89 1.9 1.98 1.78

Turn 0 Retr. 62 0.97 1.3 1.19 1.15 Turn 40 Retr. 53 0.97 2.5 1.59 1.54

…more than 100 stalls have been performed !

(CAS) Vs_clean = 56 kts (CAS) Vs_take_off = 51 kts (CAS) Vs_landing = 47 kts

P2006T certified stall speeds

PROVE DI STALLO BOEING 747

Prove in galleria del vento: - Re=1 mil. - Re=7 mil. (galleria NASA pressurizzata) ⇒Re di volo allo stallo (basato su MAC) = 40 mil.

IMPORTANZA PER LE PRESTAZIONI DI DECOLLO ED ATTERRAGGIO Se il velivolo fosse progettato per una data lunghezza di decollo ed atterraggio al suo peso massimo un errore del 5% sulla stima della Vs comporta : • -38% di carico pagante ! • -55% di PROFITTO !!!

Stime iniziali nel 1966 - 4000 ore di galleria del vento in 3 anni e mezzo Le correzioni erano basate sui risultati relativi ai velivoli Boeing precedenti. • Previsione dell’influenza del peso, del CG e della configurazione IL FLAP però era piuttosto diverso ed innovativo !!!!


Campagna di prove di volo per la velocità di stallo : 636 STALLI in varie configurazioni di flap, peso e pos del CG • La velocità fu misurata da un trailing cone (per correzione della statica) • Accelerometri • Gyro rates • misure angoli • sonda calibrata con fori sulla fusoliera per la misura di alfa


Prove su di un modello con ala twisted per simulare la torsione che l’ala reale subisce in volo al massimo carico

PROVE DI STALLO BOEING 747 Take-Off Config (flap 10°)


Quando il fattore di carico subisce il g-brake

Definita considerando Il valore di n (fatt carico) istante per istante

NOTA che CLmax non si ottiene allo stesso istante di CLs

Take-Off Config (flap 10°)

CLs (with n=1)

CL 1g

CLmax


Il peso influisce sul CLmax per La presenza di effetti AEROELASTICI (Torsione dell’ala) NOTA che il CLmax Non risente dell’ENTRY RATE (Il CLs ed il CL1g ne risentono molto !!)



SIMULAZIONI DI VOLO Tipo di manovra (FAST/SLOW) Con lo stesso Entry rate ER, ma Diversa forma della manovra. Si possono ottenere valori migliori della velocità di stallo. La manovra fast a parità di ER ci fa guadagnare circa 3 kts sulla Vs (2% circa su V e quindi circa il 4% sul CLs)


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