Ingegneria aerospaziale

Università degli Studi di Pisa
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  • Laurea
  • Pisa
Descrizione

Il Corso di laurea Magistrale in Ingegneria Aerospaziale si propone di formare una figura professionale specialista nel settore, capace di operare con efficacia nella progettazione e nella gestione di complessi sistemi aeronautici e spaziali. Tale obiettivo viene perseguito fornendo un’approfondita preparazione teorico-scientifica nelle discipline aerospaziali ed una capacità progettuale e gestionale di sistema. 
Più specificatamente, partendo dalla base di conoscenza acquisita con la laurea in ingegneria aerospaziale, verranno trattati in modo approfondito gli aspetti teorico-scientifici dell’ingegneria aerospaziale nei campi delle strutture, dell’aerodinamica, della propulsione e dei comandi e controlli di volo per poi sviluppare le metodologie di progetto e di gestione di sistema attraverso due curricula: aeronautico e spaziale.  L’attività didattica si basa su lezioni, esercitazioni teoriche e pratiche nei vari laboratori del dipartimento di Ingegneria Aerospaziale, e su seminari integrativi svolti da esperti italiani e stranieri. 
Il corso è strutturato in maniera tale da fornire al laureato Magistrale in Ingegneria Aerospaziale un insieme di conoscenze e di competenze che garantiscono: 
· padronanza degli aspetti teorico-scientifici delle discipline fisico-matematiche e delle altre scienze di base e capacità di utilizzare tali conoscenze per interpretare problemi complessi, o che richiedono un approccio interdisciplinare; 
· conoscenza approfondita degli aspetti teorico-scientifici dell’ingegneria in generale, e in modo approfondito dell’ingegneria aerospaziale e astronautica; 
· capacità di ideare, pianificare, progettare e gestire sistemi, processi e servizi complessi e/o innovativi; 
· capacità di progettare e gestire...

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Pisa
Lungarno Antonio Pacinotti, 43 , 56122, Pisa, Italia
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Ingegneria aerospaziale

Programma

  • Aeronautical Engineering
  • Space Engineering
Aeronautical Engineering
  • AERODINAMICA DEGLI AEROMOBILI (12 cfu)

    • L'insegnamento ha l'obiettivo principale di approfondire le nozioni di aerodinamica fondamentali per il progetto di un aeromobile, e la capacità di utilizzarle in fase di progettazione aerodinamica. Per questo vengono descritte le caratteristiche aerodinamiche dei vari tipi di corpo e analizzate le metodologie di base, numeriche e sperimentali, per la loro valutazione.
  • COSTRUZIONI DI MACCHINE (12 cfu)

    • L'insegnamento ha lo scopo di fornire le competenze necessarie per la progettazione e la costruzione di macchine e di sistemi meccanici e sviluppare le capacità di modellazione, anche tramite l'elaboratore, degli stessi. Descrivere gli elementi costruttivi delle macchine e le metodologie per la progettazione degli stessi. Approfondire le conoscenze relative al comportamento meccanico dei materiali, alla progettazione affidabilistica, all'ottimizzazione ed alla progettazione integrata. Fornire un quadro dei principali aspetti relativi alla qualità, alla sicurezza, all'interazione uomo-macchina, alla valutazione economica, alla compatibilità ambientale, alla producibilità ed alla manutenibilità di sistemi meccanici. L'allievo sarà introdotto all'utilizzazione dei pacchetti di progettazione assistita dal calcolatore fin dalle prime fasi della progettazione stessa.
  • Aerospace Structures (12 cfu)

    • L'insegnamento ha lo scopo di fornire gli strumenti per l'analisi dello stato di tensione e deformazione e della stabilità dell'equilibrio delle strutture aerospaziali sotto l'azione di carichi statici e dinamici. Il corso viene svolto anche in lingua inglese per gli studenti del percorso spaziale.
  • Aerospace Control System Design (6 cfu)

    • L'insegnamento ha lo scopo di far acquisire all'allievo gli elementi propedeutici alla progettazione dei sistemi di controllo di tipico impiego sugli aeromobili ed i satelliti. Le tecniche illustrate comprendono l'uso delle trasformate di Laplace ed il disegno attraverso varie tecniche nel dominio della frequenza e l'approccio nel dominio del tempo. L'allievo sarà introdotto all'utilizzazione dei pacchetti di progettazione assistita dal calcolatore (mediante Matlab) fin dalle prime fasi della progettazione stessa.
  • MECCANICA DEL VOLO (12 cfu)

    • • Il corso ha lo scopo di introdurre le equazioni e gli aspetti fisici fondamentali della meccanica del volo dei velivoli ad ala fissa. Alla fine del corso gli allievi dovranno essere in grado di padroneggiare le tecniche analitiche utili allo studio delle prestazioni classiche, effettuare il progetto aeromeccanico preliminare della macchina ed essere in grado di interpretare le principali risposte dinamiche del velivolo a disturbi esterni o comandi. Di molti argomenti trattati si forniscono degli approfondimenti applicativi, i quali fanno parte integrante delle esercitazioni del corso. Nell'ambito delle esercitazioni possono essere utilizzati anche alcuni codici di calcolo sviluppati dal docente e/o di origine commerciale.

  • Aerospace System Analysis (6 cfu)

    • L'insegnamento ha lo scopo di far acquisire all'allievo gli elementi fondamentali relativi all'analisi dei sistemi in ambito lineare nel dominio del tempo e mediante l'uso delle trasformate di Laplace.
      L'allievo sarà introdotto all'utilizzazione dei pacchetti di analisi assistita dal calcolatore (mediante Matlab).
  • PROVA FINALE (24 cfu)

  • COSTRUZIONI AERONAUTICHE (12 cfu)

    • L'insegnamento si propone di sviluppare, utilizzando ed integrando le conoscenze già acquisite nei corsi di Meccanica del Volo, Aerodinamica e Strutture Aerospaziali, le metodologie di progetto degli aeroplani. Vengono in particolare sviluppati i metodi di concezione e, limitatamente alla parte strutturale, il progetto preliminare e gli aspetti significativi del progetto di dettaglio.
  • 12 cfu a scelta nel gruppo Attività di orientamento (curriculum aeronautico)

    • Attività obbligatorie per l'orientamento scelto dallo studente.
      Attività di orientamento (curriculum aeronautico)
    • Orientamento: Meccanica del Volo
      • DINAMICA DEL VOLO

        • Obiettivo del corso è la familiarizzazione con le problematiche legate alle qualità di volo ed all'interazione uomo-macchina e con le relative normative e criteri di progetto. La risposta dinamica del velivolo ai comandi del pilota ed ai disturbi dovuti alla turbolenza atmosferica viene studiata per via analitica e numerica, correlandone le caratteristiche con i parametri architetturali del velivolo e con le condizioni di volo. Ulteriore obiettivo è il consolidamento delle conoscenze sugli strumenti fondamentali per l'analisi della dinamica dei sistemi lineari e la sintesi di sistemi di controllo di tipo SAS e autopilota. Il corso prevede esercitazioni pratiche in aula informatica con impiego di Matlab e Simulink per la simulazione numerica della dinamica del velivolo e la sintesi di sistemi di controllo.
    • Orientamento: Strutture
      • METODI DI PROGETTO DI STRUTTURE AERONAUTICHE

        • Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base relative al metodo agli elementi finiti ed illustrarne l’applicazione nell’ambito di problematiche di analisi e di progetto delle strutture aeronautiche.
      • AEROELASTICITA' APPLICATA

        • L'insegnamento si propone di fornire agli studenti le fondamentali nozioni sui fenomeni aeroelastici, derivanti dalla interazione fra strutture, in particolare per le strutture aeronautiche in volo, alla luce della crescente influenza dei fenomeni aeroelastici sul progetto dei velivoli moderni e, anche, in campi diversi della ingegneria. Nel corso vengono analizzati i principali fenomeni aeroelastici statici e i fenomeno aeroelastici dinamici, come il flutter.
    • Orientamento: Aerodinamica
      • COMPLEMENTI DI FLUIDODINAMICA E TURBOLENZA

        • Il corso ha l’obiettivo di approfondire alcuni argomenti le cui nozioni di base sono state acquisite nei corsi precedenti. In particolare, si approfondiscono il processo di transizione alla turbolenza, le caratteristiche dei flussi turbolenti e i vari approcci e modelli di chiusura usati per la simulazione numerica di tali flussi, evidenziandone vantaggi, svantaggi e applicazioni.
      • GASDINAMICA

        • Il corso ha lo scopo principale di fornire un’adeguata conoscenza degli aspetti fondamentali dei vari regimi di moto dei fluidi comprimibili e di descrivere in dettaglio le principali metodologie utilizzate per la loro caratterizzazione e per la determinazione dei carichi agenti su corpi in moto ad alta velocità, con particolare riferimento al regime supersonico.
  • 12 cfu a scelta nel gruppo Gruppo per libera scelta (curriculum aeronautico)

    • Vengono indicate le scelte consigliate ed approvate automaticamente. Altre scelte devono essere approvate dal Consiglio di Corso di Studio. CURRICULUM AERONAUTICO Orientamento "Strutture": insegnamenti del gruppo GR1 Orientamento "Aerodinamica": insegnamenti del gruppo GR2 Orientamento "Meccanica del volo": insegnamenti del gruppo GR3.
      Gruppo per libera scelta (curriculum aeronautico)
    • GR2
      • AERODINAMICA APPLICATA

        • Descrivere fenomeni e metodologie di valutazione tipici di alcune applicazioni non aeronautiche dell’aerodinamica, con particolare riferimento all’aerodinamica dei corpi tozzi e ai fenomeni aeroelastici ad essi associati.
      • FLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE

        • Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti una conoscenza dei principali metodi di discretizzazione numerica delle equazioni alle derivate parziali, che permetta l’utilizzo critico e l’implementazione pratica di tali metodi in un linguaggio di programmazione. Nell’ambito del corso vengono inoltre forniti esempi di programmazione in ambiente Matlab.
      • AERODINAMICA SPERIMENTALE

        • Il corso ha lo scopo di fornire allo studente le nozioni fondamentali sul ruolo della sperimentazione nella progettazione aerodinamica e su strumenti e tecniche dell’aerodinamica sperimentale. Alla fine del corso gli allievi dovranno essere in grado di definire nel dettaglio un programma di sperimentazione aerodinamica in galleria del vento in funzione degli obiettivi progettuali, e di indicare le metodologie per la sua esecuzione e per l’analisi dei relativi risultati.
    • GR3
      • IMPIANTI AERONAUTICI II

        • Il corso ha lo scopo di fornire allo studente approfondimenti sui sistemi primari di attuazione e di controllo automatico del volo. In particolare, viene descritto il principio di funzionamento dei principali sensori di bordo per sistemi Fly-by-Wire e per sistemi di navigazione tradizionali e avanzati.
      • DINAMICA DEL VOLO DEGLI ELICOTTERI

        • Elementi costruttivi. Cenni storici sulla nascita e l’evoluzione dell’elicottero. Il rotore: analisi delle diverse tipologie di rotore; sistemi di articolazione delle pale; collegamenti pala-rotore. Analisi dei principali comandi di volo. Richiami di meccanica. Grandezze scalari e vettoriali. Definizione di terna inerziale e terna mobile. Calcolo delle componenti di accelerazione di un generico punto della pala. Momenti e prodotti d’inerzia. Studio dei moti della pala. Equazione del moto di flapping. Equazione del moto di lagging. Equazione del moto di feathering Trim dell’elicottero. Impostazione generale del problema. Equilibrio nel piano longitudinale. Equilibrio nel piano laterale. Effetto della coda. Calcolo delle performance in volo avanzato Aerodinamica del rotore. Considerazioni generali. Teoria del disco attuatore. Teoria dell’elemento di pala. Calcolo delle caratteristiche in hovering e in volo avanzato. Velocità indotta: modello di Glauert e metodo di Mangler-Squire Autorotazione. Autonomia oraria e chilometrica. Dinamica, Stabilità e Controllo. Considerazioni generali. Dinamica longitudinale e laterale dell’elicottero. Analisi delle principali derivate aerodinamiche.
    • GR1
      • ELEMENTI DI STRUTTURE E MATERIALI AEROSPAZIALI

        • L'insegnamento si propone di far acquisire allo studente, partendo da nozioni precedentemente acquisite nei corsi propedeutici (Tecnologia delle Costruzioni Aeronautiche II, Strutture Aeronautiche), i concetti fondamentali per comprendere il comportamento delle strutture aeronautiche e spaziali, tenendo presente anche le proprietà caratteristiche dei materiali utilizzati in tali realizzazioni.
      • COMPLEMENTI DI STRUTTURE AERONAUTICHE

        • L'insegnamento comprende i seguenti punti fondamentali: determinazione dei carichi agenti sulle strutture; analisi a fatica; applicazione della meccanica della frattura; prove strutturali; predisposizione ed esecuzione di piani di manutenzione.

    Space Engineering
  • Aerospace System Analysis (6 cfu)

    • L'insegnamento ha lo scopo di far acquisire all'allievo gli elementi fondamentali relativi all'analisi dei sistemi in ambito lineare nel dominio del tempo e mediante l'uso delle trasformate di Laplace.
      L'allievo sarà introdotto all'utilizzazione dei pacchetti di analisi assistita dal calcolatore (mediante Matlab).
  • Fundamentals of Spacecraft Technology (6 cfu)

    • L'insegnamento ha lo scopo di scopo di fornire una introduzione ai metodi di progetto delle moderne piattaforme satellitari e dei relativi strumenti imbarcati. Dopo una introduzione sull’ambiente spaziale e sulle condizioni operative che caratterizzano le diverse tipologie di missione spaziale, vengono introdotti i principali sistemi di bordo dei veicoli spaziali. Sono presentati e discussi in dettaglio i sistemi di generazione della potenza, il sistema di controllo d’assetto, le problematiche e le tecniche di controllo termico, i sistemi di telecomunicazione e i principali sensori. Sono esaminati aspetti dei sistemi di comunicazione satellitare relativi ai segnali e alle antenne; le basi del telerilevamento ottico e radar; i sistemi di telemetria e l’analisi dei collegamenti a lunga distanza. Il corso include una introduzione alle tecniche di gestione dei progetti spaziali.
  • Spaceflight Mechanics (12 cfu)

    • L'insegnamento ha lo scopo di introdurre le equazioni e gli aspetti fisici fondamentali della meccanica del volo dei satelliti, definendo le metodologie per lo studio delle manovre orbitali, della meccanica orbitale in ambito kepleriano (problema dei due corpi) e non kepleriano (problema degli n-corpi ed introduzione dei vari effetti perturbativi).
  • Aerospace Structures (12 cfu)

    • L'insegnamento ha lo scopo di fornire gli strumenti per l'analisi dello stato di tensione e deformazione e della stabilità dell'equilibrio delle strutture aerospaziali sotto l'azione di carichi statici e dinamici. Il corso viene svolto anche in lingua inglese per gli studenti del percorso spaziale.
  • Aerospace Control System Design (6 cfu)

    • L'insegnamento ha lo scopo di far acquisire all'allievo gli elementi propedeutici alla progettazione dei sistemi di controllo di tipico impiego sugli aeromobili ed i satelliti. Le tecniche illustrate comprendono l'uso delle trasformate di Laplace ed il disegno attraverso varie tecniche nel dominio della frequenza e l'approccio nel dominio del tempo. L'allievo sarà introdotto all'utilizzazione dei pacchetti di progettazione assistita dal calcolatore (mediante Matlab) fin dalle prime fasi della progettazione stessa.
  • Thermal-Fluid Sciences (6 cfu)

    • L'insegnamento introduce gli aspetti fondamentali e i principali strumenti della termofluidodinamica ed aerotermodinamica necessari per definire, modellare e risolvere i problemi connessi alle applicazioni propulsive aerospaziali: termodinamica; gas cinetica; termochimica e combustione; cinetica chimica; equazioni di governo; fenomeni di trasporto; flussi ideali, acustica; gasdinamica ed idrodinamica quasi 1D; onde d’urto, deflagrazioni, detonazioni, onde di espansione; aerotermodinamica; flussi viscosi laminari; instabilità fluidodinamica; transizione turbolenta; flussi turbolenti; trasferimento del calore, conduzione, convezione, irraggiamento; flussi bifase e cavitazione; flussi chimicamente reagenti e combustione. L'insegnamento si prefigge di fornire agli studenti la capacità di definire, modellare e risolvere i principali tipi di problemi termofluidodinamici connessi alle applicazioni propulsive aerospaziali
  • 12 cfu a scelta nel gruppo Gruppo per scelta libera (curriculum spaziale)

    • Scelte consigliate per il curriculum spaziale. Altre scelte devono essere approvate dal Consiglio di Corso di Studio.
    • Electric Propulsion II (6 cfu)

      • Saranno trattati i vari propulsori elettrici, dal punto di vista del funzionamento, delle prestazioni, delle applicazioni, della tecnologia costruttiva e della loro sperimentazione in laboratorio.
    • Electric Propulsion I (6 cfu)

      • L'insegnamento ha lo scopo di approfondire alcuni argomenti relativi alla propulsione a razzo, con particolare rilievo verso la propulsione elettrica per impieghi spaziali. Saranno trattati i fondamenti della fisica del plasma necessari alla comprensione del funzionamento dei propulsori elettrici.
  • Spacecraft Structures and Mechanisms (12 cfu)

    • L'insegnamento ha lo scopo di fornire le competenze necessarie per la progettazione e la costruzione di macchine e di sistemi meccanici e sviluppare le capacità di modellazione, anche tramite l'elaboratore, degli stessi. Descrivere gli elementi costruttivi delle macchine e le metodologie per la progettazione degli stessi. Approfondire le conoscenze relative al comportamento meccanico dei materiali, alla progettazione affidabilistica, all'ottimizzazione ed alla progettazione integrata. Fornire un quadro dei principali aspetti relativi alla qualità, alla sicurezza, all'interazione uomo-macchina, alla valutazione economica, alla compatibilità ambientale, alla producibilità ed alla manutenibilità di sistemi meccanici. L'allievo sarà introdotto all'utilizzazione dei pacchetti di progettazione assistita dal calcolatore fin dalle prime fasi della progettazione stessa.
      Obiettivi formativi in Inglese: Provide the necessary skills for the design and manufacturing of machines and mechanical systems, and develop the pertinent modeling capabilities, also through the use of computer codes.
      Describe the components of the machines and, in particular, the mechanical components for aviation and space applications, defining the principles and methodologies for their design.
      Deepen the understanding of the behavior mechanical materials, of the design for reliability, of the design optimization and of the integrated design.
      Provide an overview of the main aspects of quality, safety, human-machine interaction, the economic assessment, environmental compatibility, manufacturability and maintainability of mechanical systems.
  • Space Systems II (6 cfu)

    • L'insegnamento ha lo scopo di perfezionare gli aspetti fondamentali e i principali strumenti di analisi relativi alla progettazione e integrazione di sistemi spaziali, dall'individuazione dei requisiti, alla selezione dei sistemi di lancio, al controllo di qualità e ai processi di qualifica, alle procedure di gestione di programmi spaziali. Le metodologie illustrate sono applicate allo studio di casi operativi quali i satelliti geostazionari per telecomunicazioni, i satelliti per osservazione della Terra, le costellazioni e I sistemi GPS, le missioni interplanetarie.
  • Space Systems I (6 cfu)

    • L'insegnamento presenta i metodi e gli strumenti necessari per analizzare e progettare missioni spaziali. Partendo dall’identificazione dei requisiti di missione derivanti da un’analisi critica degli obiettivi generali della missione, vengono illustrati le principali scelte di progetto e i principali criteri di dimensionamento relativi ai vari elementi della missione; in particolare, sono discusse le orbite specializzate, le possibili architetture dei veicoli spaziali, i sistemi di terra e i sistemi di lancio. Le particolarità del progetto di missioni con piccoli satelliti sono analizzate in dettaglio, così come le moderne tecniche di progetto di traiettorie a bassa spinta.
  • PROVA FINALE (24 cfu)

  • Rocket Propulsion (12 cfu)

    • Introdurre gli aspetti fondamentali e...

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