Il PT-1 è una galleria del vento per prove nei regimi subsonico, transonico e supersonico con ottime caratteristiche di flusso, ottima versatilità operativa e bassi costi. Per le sue ottime qualità di flusso, il PT-1 è particolarmente adatto ad eseguire prove su modelli caratterizzati da elevate estensioni di flusso laminare. Con il PT-1, CIRA è membro dell'Associazione Internazionale delle Gallerie del Vento Supersoniche (STAI – Supersonic Tunnel Association, Int’l).
Keywords: subsonico, transonico, supersonico, aerodinamica, wind tunnel, 2D, 3D, PTUN
DESCRIZIONE GENERALE
Il PT-1 è una galleria del vento per prove nei regimi subsonico, transonico e supersonico con ottime caratteristiche di flusso, ottima versatilità operativa e bassi costi. Per le sue ottime qualità di flusso, il PT-1 è particolarmente adatto ad eseguire prove su modelli caratterizzati da elevate estensioni di flusso laminare. Con il PT-1, CIRA è membro dell'Associazione Internazionale delle Gallerie del Vento Supersoniche (STAI – Supersonic Tunnel Association, Int’l). Il PT-1 è una galleria del vento pressurizzata, orientata a dare supporto in programmi industriali e di ricerca con prove aerodinamiche ed aeroacustiche nei regimi subsonico, transonico e supersonico.
L’impianto può funzionare:
• in modo continuo in regime subsonico fino a Mach 0.35, mediante una ventola a passo e numero di giri variabili della potenza di 145 kW;
• in modo intermittente nei regimi subsonico e transonico fino a Mach 1.1, con un punto di funzionamento supersonico a Mach 1.4, mediante un sistema di iniezione di aria compressa; il tempo di prova disponibile è di 150 secondi. La pressione totale massima operativa è 1.85 bara.
Il PT-1 è equipaggiato con due sezioni di prova, che consentono di coprire tutto l’inviluppo operativo dell’impianto con molteplici configurazioni delle camere di prova a seconda del tipo di modello e di misura da eseguire. Tutte le camere di prova hanno una sezione 0.35x0.45 m2 (HxW) ed una lunghezza di 0.6 m.
L’incidenza delle pareti superiori ed inferiori delle camere di prova è regolabile per compensare la crescita dello strato limite.
A titolo di esempio, è possibile caratterizzare le seguenti tipologie di modelli:
• modelli 2D, per esempio rappresentativi di sezioni di ala, pale di rotore e palette di turbine;
• semi-ali e semi-modelli;
• modelli 3D, ad esempio rappresentativi di configurazioni complete di velivoli o di corpi affusolati come missili e lanciatori;
• sonde in scala reale;
• installazioni speciali, ad esempio dedicate alla caratterizzazione aerodinamica ed aeroacustica di pannelli o appendici aerodinamiche, alla validazione di dispositivi di controllo del flusso o a studiare la stabilità dello strato limite laminare alle imperfezioni geometriche dovute alle tolleranze di lavorazione.
TIPOLOGIE DI PROVA
La tipologia di prove che si possono realizzare presso il laboratorio dipendono dal tipo di modello oggetto della sperimentazione:
Configurazione per prove con modelli bidimensionali:
Questa configurazione è caratterizzata dalla presenza di due tavole rotanti montate all’interno delle pareti laterali, equipaggiate per l’installazione di modelli bidimensionali che si estendono da una parete all’altra, o anche di semimodelli.
L’intervallo di incidenze disponibile è compreso tra -90 e +90 gradi, la massima velocità di rotazione delle tavole rotanti è 5 gradi al secondo, e l’incertezza di posizionamento è 0.01 gradi.
Configurazione subsonica:
Tutte le pareti della camera di prova sono solide; il numero di Mach massimo raggiungibile con questa configurazione è 0.7.
Configurazione transonica-supersonica:
Le pareti laterali della camera di prova sono solide, mentre quelle superiori ed inferiori hanno una porosità del 6.23%, ottenuta con fori del diametro di 2.4 millimetri inclinati di 60°; per applicazioni speciali sono anche disponibili delle pareti laterali con la stessa porosità. Il numero di Mach massimo raggiungibile con questa configurazione è superiore ad 1.1, ed è disponibile il punto supersonico a Mach 1.4.
Configurazione per prove con modelli tridimensionali.
Questa configurazione è caratterizzata dalla presenza di un supporto modelli a dardo, installato su un movimentatore ad arco di cerchio, equipaggiato per l’installazione di modelli montati su bilance interne. L’intervallo di incidenze disponibile è compreso tra -7 e +20 gradi, con angoli di imbardata compresi tra 0 e -20 gradi, disponibili ad intervalli di 2.5 gradi; la massima velocità di rotazione delle tavole rotanti è 3 gradi al secondo, e l’incertezza di posizionamento è 0.01 gradi. Oltre a questo, è anche disponibile un supporto modelli a posizioni fisse, con diverse incidenze possibili nell’intervallo compreso tra -21 e +21 gradi, e con possibili imbardate pari a 0, -2, -4 e -8 gradi.
Configurazione subsonica:
Tutte le pareti della camera di prova sono solide; il numero di Mach massimo raggiungibile con questa configurazione è 0.7.
Configurazione transonica-supersonica:
Tutte pareti laterali della camera di prova hanno una porosità del 6.23%, ottenuta con fori del diametro di 2.4 millimetri inclinati di 60°. Il numero di Mach massimo raggiungibile con questa configurazione è superiore ad 1.1, ed è disponibile il punto supersonico a Mach 1.4.
SERVIZI DI INGEGNERIA DI PROVA
Il Gruppo di Sperimentazione Transonica e Supersonica che opera l’impianto di prova PT-1 conta sulla disponibilità di personale altamente specializzato che è in grado di supportare il cliente in tutte le fasi di ingegnerizzazione delle campagne di prova, a partire dalla definizione dei requisiti degli articoli di prova e della strumentazione necessaria, e nella fase di elaborazione ed analisi dei dati, fino alla loro estrapolazione alle condizioni di volo.
Lo stesso tipo di supporto può essere fornito ai clienti i cui requisiti di sperimentazione dovessero, per qualsiasi motivo (ad esempio, esempio, necessità di un differente inviluppo di numeri di Mach / Reynolds, o di maggiori dimensioni della camera di prova), rendere necessario l’uso di altri impianti di prova in Italia o all’estero; in questo caso, può essere anche garantita la supervisione delle attività di prova svolte presso terzi, mettendo a disposizione l’esperienza specifica dei ricercatori e degli ingegneri che lavorano a bordo del PT-1. In tal senso il Gruppo di Sperimentazione Transonica / Supersonica è in grado di offrire personale esperto per fornire, tra l’altro, i servizi che seguono:
• consulenza per prove di tipo aerodinamico ed aeroacustico in galleria del vento, in tutti i regimi di moto, dal basso subsonico all’ipersonico freddo;
• ingegnerizzazione di prove in galleria del vento, a partire dalla definizione dei requisiti dei modelli e della strumentazione da utilizzare;
• supporto alla progettazione dei modelli di galleria;
• riduzione ed analisi dei dati di galleria, ed eventuale loro estrapolazione alle condizioni di volo;
• consulenza per la definizione dei requisiti e delle specifiche per la strumentazione di articoli di prova destinati a prove di volo di carattere aerodinamico; • consulenza per l’analisi e l’interpretazione di dati aerodinamici ed aeroacustici.
STRUMENTAZIONE DI PROVA
Sonde Anemometriche
Il PT-1 dispone di diverse sonde anemometriche, tra cui:
· un Wake Rake con 64 Pitot propriamente e fittamente distribuiti e 4 sonde di pressione statica, per la misura accurata del coefficiente di resistenza dei profili bidimensionali;
· diverse sonde di pressione statica e totale, di angolarità e di temperatura totale;
Sistema di misura per pressioni :
“Bassa Frequenza”
Sistema PSI 8400, per le misure di pressione e di variabili analogiche in bassa frequenza; esso è equipaggiato con:
- tre unità di calibrazione PCU, e relative unità di back-up, con Fondo Scala di:
· 45 psia, incertezza 0.02% FS;
· 5 psig, incertezza 0.02% FS;
· 1 psig, incertezza 0.02% FS;
- 14 scanner elettronici di pressione differenziali ESP, con Fondo Scala di:
· 20 in wc (80 canali), incertezza 0.1% FS;
· 1 psi (64 canali) , incertezza 0.1% FS;
· 2.5 psi (48 canali) , incertezza 0.1% FS;
· 5 psi (64 canali) , incertezza 0.05% FS;
· 15 psi (48 canali) , incertezza 0.05% FS;
· 30 psi (112 canali) , incertezza 0.05% FS;
- 15 ingressi analogici, Fondo Scala variabile tra ±10 mV e ±10 V, incertezza variabile tra ±0.12% FS e ±0.04% FS.
“Alta Frequenza”
64 Canali 100 kHz Bandwidth, 16 bit Resolution, Acquisition up to 300 KS/s/ch
Sistema di acquisizione e condizionamento per ponti estensimetrici:
Sistema HBM MGC Plus CP 32 per il condizionamento di ponti estensimetrici; esso è equipaggiato con 6 moduli ML 30 B, per il condizionamento e l’acquisizione di bilance ad estensimetri:
Bilance
- 1 bilancia interna a 3 componenti, con Fondo Scala di:
· forza normale: 1500 N;
· forza assiale: 240 N;
· momento picchiante: 60 Nm;
- 1 bilancia interna a 6 componenti, con Fondo Scala di:
· forza normale: 979 N;
· forza assiale: 221 N;
· forza laterale: 356 N;
· momento di rollio: 11 Nm;
· momento picchiante: 41 Nm;
· momento di imbardata: 29 Nm.
Barometri
· Barometro a due canali RUSKA 7222, per la misura accurata dei valori assoluti di pressione statica e totale di riferimento, con Fondo Scala di 26 psia, incertezza 0.01% FS;
· Barometro di precisione DRUCK DPI 740, per la misura accurata della pressione atmosferica, con incertezza pari a ±15 Pa;
Sistemi di acquisizione dati
L’acquisizione dei dati a bordo del PT-1 è garantita dal sistema integrato interattivo WT_DAS (Wind Tunnel Data Acquisition System), completamente sviluppato dal CIRA; esso integra i diversi sottosistemi elencati di in un unico ambiente, sincronizzando i loro output.
Tutti i sottosistemi sono connessi da una rete dedicata di computer; tramite essa, il sistema WT_DAS gestisce la configurazione, la calibrazione, l’acquisizione e l’immagazzinamento dei dati provenienti dal sistema PSI 8400, oltre che la configurazione, l’acquisizione e la memorizzazione dei dati forniti dai barometri RUSKA 7222 e DRUCK DPI 740.
Inoltre, esso consente di gestire la calibrazione, il controllo, l’acquisizione e l’immagazzinamento dei dati provenienti dalle bilance estensimetriche. Infine, esso permette anche di controllare le tavole rotanti ed il supporto modelli motorizzato.
Tutti i dati provenienti dai sottosistemi descritti vengono immagazzinati in file dedicati, sia in unità di misura ingegneristiche che, quando disponibili, come valori elettrici.
Oltre ai sistemi sopra descritti, sarà disponibile entro la fine del 2005 un sistema per l’acquisizione di segnali analogici ed il condizionamento di ponti estensimetrici ad alta frequenza, per misure di grandezze instazionarie, fino ad oggi eseguite con strumentazione fornita da altri laboratori CIRA.
Tecniche di misura:
Le metodologie di misura attualmente disponibili presso il PT-1 sono:
· misure pneumatiche stazionarie;
· misure stazionarie di forze e momenti;
· visualizzazione della transizione dello strato limite con acenaftene e termografia.
· misure pneumatiche instazionarie
Attività sono in corso per rendere disponibili le seguenti metodologie di misura:
· visualizzazioni con tecniche Schlieren e Shadowgraph;
· misure con interferometria differenziale
· misure con PIV
· misure con PSP / TSP
LABORATORI A SUPPORTO
· Laboratorio di Aerodinamica
· Laboratorio di Sperimentazione in Volo
CUSTOMERS & PARTNERS
Customers: ALENIA, AGUSTAWESTLAND, PIAGGIO AERO, ESA, EU
Partners: Università di Napoli FEDERICO II, Università ROMA3, Università della Basilicata, INSEAN, Von Karman Institute(WKI), WKLU’, Kaunas University of Technology (Lituania)
Contatto
Carmelo Izzo
Tel. +39 0823 623013
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