La Scelta dei Materiali per gli Aerei: Dal Legno ai Compositi, Ma Perché?

[@ACDroneDesignforPerformance]

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[@Lorenzo.Fedeli40]

Sei l'unico, secondo me, che tratta questi argomenti con la dovuta competenza e semplicità. Tks

[@thefirek2]

Quanta chiarezza, mamma mia. Ascoltarti è puro piacere!

[@redastar]

Ciao Angelo. Complimenti per il lavoro. Mi secca un po' fare il pignolo ma noto un paio di imprecisioni... In primo luogo gli elementi in lega non influiscono più di tanto sul modulo di Young (per l'alluminio si passa da 68 a 73GPa, per l'acciaio da 190 a 210) quello che varia di più è la resistenza a snervamento ed a rottura (per alluminio da 100 a 570MPa e per l'acciaio da 400 a 1700). La seconda imprecisione è concettuale: si preferisce l'alluminio all' acciaio non per un problema di peso (il modulo di young/ densità è sostanzialmente costante per tutti i metalli utilizzati, ed anche la resistenza a rottura/ densità non varia più di tanto). Il problema è la rigidità geometrica del pezzo finito. Mi spiego: un componente in acciaio, a pari resistenza di uno di alluminio, peserà allo stesso modo ma avrà circa un terzo dello spessore. Questo significa che ci saranno tolleranze dimensionali minori, minore resistenza ad urti o carichi diversi da quelli di funzionamento, maggiore sensibilità ad eventuali danneggiamenti (incisioni). La scelta quindi sarà quella di utilizzare l'acciaio o dove la temperatura non consente l'utilizzo di alluminio o in tutti quei componenti che devono avere elevate prestazioni e piccole dimensioni, mentre si predilige l'alluminio ogni volta che il maggior ingombro è non solo tollerabile ma anche (spesso) vantaggioso. Per esempio quando è utile avere momenti di inerzia delle sezioni più elevati possibile (es. Rivestimento/struttura alare o della fusoliera). In ogni caso grazie per il tuo lavoro, attendo con ansia il prossimo video 😉

[@ACDroneDesignforPerformance]

Hai fatto bene a fare queste precisazioni, grazie 😀

[@francescodinardo3500]

*lo spessore non è solo un vantaggio sulle tolleranze, ma influisce (^2) sulla madre di tutti problemi delle strutture leggere: l'instabilità

[@andreamonte4215]

Gran bel video. Sono uno studente alla magistrale in Ing. Aerospaziale a Torino e vedere che su KZbin ci sono contenuti gratuiti così tecnici sulla materia è sorprendente. Grazie per condividere le tue conoscenze e per il tempo impiegato a produrre il materiale

[@ACDroneDesignforPerformance]

Grazie a te! ho studiato lì anche io;)

[@AlbertoPirrotta]

Bellissimo video, ora lo guardo con calma, avendo studiato come Perito del Trasporto Aereo, ho approfondito poco le tecniche costruttive degli aeromobili, grazie per il tuo video.

[@spinospinellibass]

Bellissimo video. È raro avere un approccio così diretto e chiaro. Bravo Angelo! 👏🏿👏🏽👏

[@ioscekbesnoscek]

Bravissimo come sempre sei il numero uno come sempre , i colleghi progettisti di aereo strutture mi spiegavano della analisi ad elementi finiti e di come effettuare la mesh che è un Arte perché non deve essere ne troppo fitta ne troppo grande , ed in base a quello ed ai requisiti di progetto scelgono il materiale.

[@AlbertoPirrotta]

Sei molto bravo a spiegare gli argomenti tecnici !

[@antonioranauro8497]

Un bel ripasso della materia di Meccanica applicata studiata all'I.PS.IA D.BIRAGO di Torino oltre 25 anni fa. Grazie 😃😊

[@AkirarulezZ]

Beh, devo dire che per quanto ci siano dei tecnicismi, hai reso comprensibile un argomento per nulla semplice, personalmente lo considero un gran bel lavoro e da questo si vede la tua passione, bravo davvero

[@fabriziocolombari9750]

Mi associo ai ringraziamenti, benché assolutamente ignorante in materia credo di aver capito come e perchè si scelgono i materiali e ora da appassionato di Formula uno mi sono fatto una idea più chiara sul perché di utilizzo dei vari materiali coma ad esempio nei bracci delle sospensioni ed i suoi ancoraggi al telaio o perchè in certe parti si usi l'allumino ed in altre il titanio. Grazie ancora è stato veramente illuminante.

[@ludwigpoison8322]

Bravo Angelo! Grazie per le tue preziose Lezioni

[@contea280]

Ciao Angelo, molto interessante anche questo video e finalmente ho capito meglio la logica che sta dietro i materiali compositi.

[@giuseppesolidoro8030]

Complimenti all'autore del canale,la barca a vela che vedi in foto è costruita dalla SAI Ambrosini industria aeronautica italiana ed è costruito in alluminio dalle stesse sapienti mani che costruivano gli aerei

[@tornadosimon1570]

Su un velivolo ci sono anche materiali ceramici avanzati, basta prendere ad esempio il blindovetro utilizzato per i cupolini delle cabine o i finestrini degli aerei di linea, o anche le piastrelle ceramiche che rivestivano lo Space Shuttle 😉. In merito a questo video come al solito aggiungo qualche altra cosuccia e nozione caro Angelo: - Ciò che comportò e diede impulso alla diversificazione e all'impiego di diversi tipi di materiale in campo aeronautico lo si deve alla famosa Coppa Schneider, una famosa competizione di idrovolanti da corsa internazionale che si svolse dagli anni '20 fin quasi agli anni '30 del secolo scorso. Proprio grazie a tale competizione gli ingegneri delle varie aziende aeronautiche i cui aerei concorrevano studiavano man mano non solo come migliorare le prestazioni degli aerei ma soprattutto quali materiali impiegare per avere più vantaggio rispetto agli aerei avversari, visto che aumentando la velocità e la quota e quindi le forze in gioco che agivano sulla struttura si dovette passare a materiali più performanti per strutture e motori. Oggi sembra una cosa normale ma se si pensa attentamente a cosa successe nell'arco di pochissimi tempo si passò dal legno e tela a cose da fantascienza e il cui proseguo degli studi contribuì poi allo sviluppo di future macchine aeree che trovarono impiego durante il Secondo Conflitto Mondiale: tanto per dirne una la Supermarine, che era un'azienda inglese, grazie all'esperienza acquisita con l'idrovolante S.6 durante la Coppa Schneider, darà i natali poi a quel gioiello che è stato lo Spitfire e la Rolls-Royce sempre grazie all'esperienza della Coppa Schneider darà i natali a quel gioiello di motore aeronautico che è stato il Rolls-Royce Merlin, in seguito soppiantato dal Rolls-Royce Griffon. Anche noi partecipammo a tale competizione sfornando veri capolavori e stabilendo con l'idrovolante Macchi M.C.72 pilotato dal Mar. Pilota Francesco Agello il 23 Ottobre del 1934 il record di velocità media con idrovolante da corsa a pistoni quei 709,21 km/h tutt'oggi imbattuti e anzi c'è ancora di più: furono i piloti del Reparto Alta Velocità di Desenzano del Garda ad ideare la manovra Schneider, che in realtà si chiama manovra Desenzano, usata tutt'oggi dal solista delle Frecce Tricolori durante la sua esibizione, nel quale si mette l'aereo perpendicolare al suolo facendogli fare un giro a 360 gradi completo. Purtroppo per noi però nel 1936 il RAV di Desenzano del Garda venne chiuso dall'allora governo e fu data direttiva di concentrarsi a studiare i motori radiali (su cui non avevamo esperienza alcuna al contrario di altre nazioni!) col risultato che tutti gli studi che finora avevamo accumulato in campo aeronautico per la Coppa Schneider vennero buttati letteralmente nel cesso e non solo, se abbiamo dati i natali ad aerei trimotori come il famoso Savoia-Marchetti S.M.79 Sparviero o altri è perchè i nostri motori erano poco potenti e tali aerei anche se messi in linea erano per quanto riguarda l'impiego dei materiali usati assai obsoleti, visto che ad esempio alcuni utilizzavano parzialmente rivestimenti in percalle (un tipo di tela), mentre i loro contemporanei erano più avanzati. - Sempre parlando dei nostri aerei impiegati durante la SGM, i nostri caccia Macchi e Fiat avevano una concezione costruttiva che era derivata dalla lavorazione del legno: se fate ricerche sul web in merito ai famosi M.C. 202 Folgore, M.C.205 Veltro o G.55 Centauro e sulla loro struttura noterete che è tutto un incastro di travi, travettine, paratie, ordinate longitudinali ecc. Tale soluzione costruttiva era infatti derivata da quella applicata al legno col risultato che costruire uno dei nostri caccia era un lavoro semiartigianale, e cosa comporta questo? Strutture sì robuste e resistenti ma ore e ore di lavoro col risultato che uno dei nostri caccia costava 4-5 volte in più rispetto ad omologhi come il Bf-109 e soprattutto la produzione era limitata: in una settimana quando ci andava bene riuscivamo a sfornare quasi 2 aerei... mentre invece gli altri Paesi ne sfornavano dai 10 ai 15 al giorno!!! (Le officine Ford negli USA convertite per l'industria bellica mettevano paura perchè sfornavano al giorno minimo 10 bombardieri e non erano piccoli!). L'unico aereo prodotto con lavoro quasi completamente industriale era il Reggiane Re.2005 Sagittario perchè l'ingegnere capo della Reggiane aveva viaggiato negli USA e aveva visto come ad esempio si ottenevano le centine per le ali tramite stampaggio, in definitiva come si produceva a livello industriale standard un aereo. - Il legno è stato impiegato largamente dalla Hughes Aircraft Company quando hanno dato vita a quel mostro degli anni '40 e che ha compiuto un solo volo quale è l'H-4 Hercules, uno degli aerei ed idrovolanti più grandi mai costruiti: la struttura dell'aereo infatti è quasi totalmente in legno di abete opportunatamente lavorato e addizionato con altri materiali. Per questo motivo quel bestione è stato soprannominato "The Spruce Goose" ossia l'Oca di Abete... invito a cercare in rete foto e nozioni tecniche di tale aereo che è letteralmente da lasciarti a bocca aperta! - Se vuoi qualcosa di figo che fu realizzato con struttura prevalentemente lignea, eccoti la risposta: quel gioiello bimotore inglese da caccia inglese che era il De Havilland DH 98 Mosquito, che era soprannominato THE WOODEN WONDER, ossia la meraviglia di legno. - Qualcuno si è mai domandato perchè i finestrini degli aerei hanno bordi rotondi e non angoli retti? E' un discorso che ha a che fare proprio coi materiali a causa dell'innescarsi di cricche nella microstruttura in seguito all'applicazione di forze che dallo luogo a deformazioni e la risposta è un aereo della De Havilland, il DH 106 Comet, uno dei primi aerei di linea. In seguito a diversi incidenti tutti i Comet in uso dalle diverse compagnie vennero messi a terra per verifiche ed ispezioni da parte dei tecnici, e ci si accorse che la pressurizzazione delle cabine aveva dato luogo a stress strutturali che avevano diminuito la vita a fatica della fusoliera ma non solo: si scoprì che nei punti in cui i finestrini formavano angoli retti ai bordi la tensione aveva un valore 3 volte superiore alla tensione critica di progettato (tensione oltre la quale si originano fenomeni di deformazione plastica ed innesco di cricche), per cui alla lunga in concomitanza con la riduzione della vita a fatica della fusoliera avvenivano delle vere e proprie esplosioni della fusoliera anche durante l'attività di volo. Ciò comporto la riprogettazione del rivestimento della fusoliera ma fu emanata una nuova normativa a livello internazionale sulle tecniche di costruzione e progetto degli aerei di linea, per cui i finestrini degli aerei di linea dovevano avere gli angoli dei finestrini arrotondati per mantenere la tensione costante su tutto il perimetro. - Per quanto riguarda l'alluminio, le leghe più comunemente usate in campo aeronautico sono le leghe della serie 2024 e le leghe della serie 7075, il famoso Ergal (l'erg è una misura dell'energia, in questo caso se riferito ai metalli l'energia da impiegare per la deformazione; letteralmente ergal sta per lega d'alluminio che necessita di alta energia di deformazione). Per quanto riguarda l'acciaio, studi compiuti sul relitto del Titanic hanno dimostrato che tra le cause che concomitarono al suo naufragio vi fu quello dell'impiego di acciaio di bassa qualità a matrice strutturale ferritica che in ambiente freddo mostrava un comportamento fragile e quindi facile a rottura in presenza di applicazioni di grandi forze (non è stato un tamponamento da niente cozzare contro quell'iceberg!) Infatti oggigiorno a parte l'uso del doppio scafo sulle navi, l'acciaio impiegato oltre ad essere di qualità superiore e migliore per resistere anche alla corrosione dovuta all'impiego in acqua salata è spesso a matrice strutturale austenitica come negli acciai criogenici: uno degli elementi principali in questi acciai è il nichel che conferisce alla lega un ottimo comportamento duttile in presenza di ambienti freddi. - Nelle parti sottoposte oltre a fatica meccanica anche a fatica termica come alcuni stadi dei compressori e delle turbine dei motori vengono utilizzate superleghe di titanio e di nichel per alte temperature; infatti il movimento rotazionale degli alberi su cui sono posti i rotori dei compressori e delle turbine, unito alle alte temperature, dà luogo alla lunga a fenomeni di deformazione delle palette dei rotori. Per questo vengono anche praticati dei fori appositi con il laser sulle palette in modo che ci sia una sorta di dissipazione del calore, che contribuisce ad aumentare la vita a fatica del materiale. Sempre a stress termico elevato era sottoposto durante il volo il famoso SR-71: anche se volava a 26mila metri di quota, la velocità di volo raggiunta faceva sì che all'esterno l'attrito con l'atmosfera generasse una temperatura che poteva raggiungere anche 300° e oltre. Infatti tale aereo fu progettato con una struttura composta al 93% in superlega di titanio per alte temperature, che gli conferiva notevole resistenza allo stress termico oltre a conferirgli un colore tipico quando si riscaldava; di contro però sia l'uso del titanio sia il motore e il carburante che erano impiegati sull'aereo davano luogo a costi assai elevati, anche per la manutenzione ordinaria e straordinaria, tale che nel 1988 il programma su dismesso e l'aereo messo a terra (ormai era finita anche la Guerra Fredda e l'URSS sarebbe capitolata di lì a pochi anni).

[@ACDroneDesignforPerformance]

Aggiungi una cosuccia?😂 hai aggiunto una tesi di laurea ahaha grazie come sempre. Sulla Coppa Schneider, il mio collega che compare nel video del F104 mi aveva raccontato molte cose. Io non sono ferratissimo su quegli anni. Per quanto riguarda il resto, tipo il disastro del Comet invece conosco molto meglio l'argomento. Mi piacerebbe fare anche un video sulla propagazione delle cricche, vita a fatica ma non so se, essendo molto tecnico, possa suscitare troppo interesse. Un caro saluto Simon

[@tornadosimon1570]

@@ACDroneDesignforPerformance non solo mi aspetto quel video ma anche altri, magari prendi pure liberamente spunto dai commenti del sottoscritto e di altri che ti seguono 😉

[@claudiovalentini822]

Caro Angelo, da ragazzo non so cosa avrei dato per accedere ai contenuti che produci ora. I tuoi video sono un sogno che si avvera! Mi piacerebbe che in futuro descrivessi anche le fasi costruttive e progettuali dei vari macro componenti. Grazie per il lavoro che fai.

[@gianmariobraghetto7952]

Ciao Angelo, gran bel video anche questo! Argomento complesso ma reso chiaro ed efficace. Ciao e complimenti!

[@agostinoghiotto2742]

Grazie infinite per il video. Una passeggiata. Questa volta, grazie al mio vecchio esame di Scienza delle Costruzioni ad architettura, sono riuscito a capire perfettamente tutto. In edilizia non si utilizzano ancora materiali compositi così evoluti, ma in fondo il calcestruzzo armato si potrebbe considerare il nonno di tutti quelli attuali, o sbaglio? Un caro saluto

[@roby1465]

Grazie Angelo.

[@Daxored]

Tempo 6 mesi e amico mio e questo canale prospererà

[@filipporossifavilli68]

Sempre 🔝🔝🔝🔝🔝

[@jajuka7970]

Grazie tante per questo video. Personalmente non l'ho trovato noioso ma anzi molto interessante. Quindi grazie 1000. Ti chiedo solo un chiarimento: nella tabella finale, non ho capito a cosa si riferissero i parametri delle ultime 2 colonne. Ed anche cosa vuol dire HS ed HM riferito alle fibre di carbonio. Grazie ancora e complimenti

[@ACDroneDesignforPerformance]

Ti riferisci alla fine del video? Sono semplicemente la tensione di rottura e il modulo di elasticità diviso la densità. Invece con HS e HM si intende High Strenght (alta resistenza a trazione) e High Modulus (alta rigidezza)

[@renatoboschetti4418]

Ottimo e bellissimo

[@paolo67559]

come sempre 🔝🔝

[@MangustaCBT]

Top!

[@asd6221]

Top!!

[@nicolandrearaponi1207]

Ciao sto lavorando su di un progetto che vede delle ali, di un biposto in composito e costruite in legno, rivestire di tessuto combinato vetro e carbonio. Vorrei avere da te un parere sullo stesso.

[@renatoboschetti4418]

Dipende dal budget, puoi spendere anche poco, dipende da che prestazioni hai bisogno.

[@samuelebrizzi7458]

Ma il legno é ancora utilizzabile al giorno d'oggi per la costruzione di velivoli ultraleggeri? E se sì il legno deve avere delle certificazioni e quali tipi sono più utilizzati?

[@ACDroneDesignforPerformance]

Si ci sono alcuni esempi di ultraleggeri realizzati in parte in legno, come il Pioneer 300 (in questo caso abete rigatino). Per quanto rigurada le certificazioni non lo so, mi spiace

[@cosimomancarella6457]

Ma nella punta dei jet,ad esempio quello d'attacco dove si dovrebbe trovare il radar, è fatto di metallo? Penso di no vero!? Fibra di vetro? Se si,come potrebbe reggere un ipotetico volo ipersonico?🧐

[@giuseppericca9035]

In genere sono materiali ceramici

[@renatoboschetti4418]

😊😊😊😊😊

[@renatoboschetti4418]

Il carral?

[@renatoboschetti4418]

29:29

[@renatomilanesi9777]

Con materiali compositi e poi dipende dall'utilizzo che serve l'aereoplano

[@renatoboschetti4418]

E il Glare?

[@ecto_kerbal9181]

fai un video sul perché mb339 sia così manovrabile pls

[@claudiogiorgi7930]

un ripassino di scienza dei materiali condita da un po' di scienza delle costruzioni... ben fatto