STUDIO DELLA SPINTA DEL MOTORE IN FUNZIONE DEI REQUISITI "TOP LEVEL" DI PROGETTO DI UN AEREO

Top Level Aircraft Requirements (TLAR), such as range, payload, Take-Off Field Length (TOFL), approach speed and Time To Climb (TTC) not only influence the design parameters of the aircraft, but also the thrust requested to the engine during the whole flight. However, the engine thrust requirements are usually fixed before the aircraft design is finalised. For this reason, the engine-aircraft matching may not be performed in the most efficient manner, causing a loss in the potential performance. The aim of this thesis is to assess how the Top Level Aircraft Requirements affect the engine thrust and fuel burn for a ‘wide body’ aircraft. On the first hand, the engine cycle was designed. Subsequently, the aircraft performance ad aerodynamics were examined. Among all the TLAR, the approach speed variation produced the biggest impact on the thrust requirement. Although it is a characteristic of the landing phase, with an approach speed increase of +10%, Maximum Take-Off thrust (MTO) was increased by 30%. Such a high MTO would result in an increase of both TET and HPC delivery temperature limiting the engine life. In addition, it was found that the most efficient way to achieve a reduction in TOFL was by varying the wing: in this way it was possible to limit the MTO. The results obtained within this research project would allow the manufactures of both aircraft and engine to make better decisions in terms of engine-aircraft matching. Moreover, this study provides a better understanding about the optimum range of variation for the TLAR in terms of reduction of engine thrust.

I Top Level Aircraft Requirements (TLAR), come range, payload, Take-Off Field Length (TOFL), approach speed e Time To Climb (TTC) non solo influenzano i parametri di progettazione dell'aeromobile, ma anche la spinta richiesta al motore durante tutto il volo. Tuttavia, i requisiti di spinta del motore sono generalmente fissati prima che il progetto dell'aeromobile sia finalizzato. Per questo motivo, l'abbinamento motore-aereo potrebbe non essere eseguito nel modo più efficiente, causando una perdita delle prestazioni potenziali. Lo scopo di questa tesi è valutare in che modo i Top Level Aircraft Requirements influenzino la spinta del motore e il consumo di carburante per un velivolo "wide body". In primo luogo, è stato progettato il ciclo del motore. Successivamente, sono state esaminate le prestazioni e l'aerodinamica del velivolo. Tra tutti i TLAR, l' approach speed ha prodotto l'impatto maggiore sulla spinta richiesta al motore. Sebbene sia una caratteristica della fase di atterraggio, con un aumento dell' approach speed del +10%, la spinta massima al decollo (MTO) è stata aumentata del 30%. Un MTO così alto comporterebbe un aumento sia della temperatura di ingresso turbina che del compressore di alta pressione limitando la vita del motore. Inoltre, si è riscontrato che il modo più efficiente per ottenere una riduzione del TOFL era variare l'area delle ali: in questo modo era possibile limitare il MTO. I risultati ottenuti nell'ambito di questo progetto di ricerca consentirebbero ai produttori di velivoli e motori di prendere decisioni migliori in termini di abbinamento motore-aeromobile. Inoltre, questo studio fornisce una migliore comprensione dell'intervallo di variazione ottimale per i TLAR in termini di riduzione della spinta del motore.