Per affrontare con successo il corso di Propulsione Aerea Sostenibile, è necessario possedere una solida conoscenza di base dei principi della termodinamica e una comprensione elementare della chimica, con particolare attenzione ai processi di combustione e alle proprietà dei carburanti, sia convenzionali che alternativi.

Il corso di Propulsione Aerea Sostenibile fornisce una panoramica sui principi fondamentali della propulsione aeronautica, con un focus sulle tecnologie innovative per la riduzione dell'impatto ambientale. Verranno trattati sistemi di combustione avanzati, carburanti sostenibili, propulsione ibrida ed elettrica, oltre alle prospettive future per un'aviazione a basse emissioni.

Gli obiettivi formativi del corso di Propulsione Aerea Sostenibile sono:

• Fornire una solida conoscenza dei principi fondamentali della propulsione aeronautica e delle sue applicazioni.
• Approfondire le tecnologie innovative per la riduzione delle emissioni e l'adozione di carburanti sostenibili.
• Analizzare le soluzioni tecnologiche emergenti, come la propulsione ibrida ed elettrica, per promuovere un'aviazione più sostenibile.
• Preparare gli studenti a comprendere e affrontare le sfide legate alla transizione verso sistemi di propulsione a basso impatto ambientale.
• Offrire una base interdisciplinare che integri termodinamica, chimica, e progettazione ingegneristica in vista di sviluppi avanzati in ambito magistrale.

Il corso di Propulsione Aerea Sostenibile prevede una combinazione di metodi didattici per garantire un apprendimento efficace e coinvolgente:

• Lezioni frontali: Esposizione teorica dei principi fondamentali e delle tecnologie innovative, con l’ausilio di slide e materiali multimediali.
• Esercitazioni pratiche: Risoluzione di problemi ingegneristici legati alla propulsione e all’ottimizzazione delle prestazioni.
• Lavoro di gruppo: Elaborazione di un progetto finale in cui gli studenti applicano i concetti appresi a una problematica reale.

• Prova scritta (70%): Comprende domande teoriche e problemi numerici per verificare la comprensione dei principi fondamentali, delle tecnologie sostenibili e delle applicazioni pratiche nel campo della propulsione aerea.
• Progetto finale (30%)

Modulo 1: Fondamenti di Propulsione Aerea (12 ore)

1. Introduzione alla Propulsione Aerea (3 ore)

   • Storia e sviluppo della propulsione aeronautica.
   • Ruolo della propulsione nel trasporto aereo moderno.
   • Tipologie di motori aeronautici: turbojet, turbofan, turboshaft, turboprop.

2. Principi di Funzionamento dei Motori Aeronautici (5 ore)

   • Teoria della spinta: equazione della spinta e prestazioni propulsive.
   • Ciclo termodinamico di Brayton: compressione, combustione, espansione.
   • Confronto tra motori aeronautici: vantaggi e svantaggi di ciascun tipo.

3. Efficienza Propulsiva e Termica (4 ore)

   • Bilancio energetico nei motori aeronautici.
   • Relazione tra efficienza propulsiva, termica e globale.
   • Analisi del rapporto tra bypass e prestazioni del motore (High vs. Low Bypass).

Modulo 2: Combustione e Impatto Ambientale (12 ore)

1. Fondamenti di Combustione nei Motori Aeronautici (4 ore)

   • Tipologie di fiamme: diffusione, premiscelata, combustione lean-burn.
   • Combustione a basse temperature per ridurre le emissioni.

2. Emissioni Inquinanti (4 ore)

   • Principali emissioni dei motori aeronautici: CO2, NOx, particolato.
   • Effetti delle emissioni sull’ambiente e sul cambiamento climatico.
   • Impatto delle normative ambientali sull’industria aeronautica (ICAO e UE).

3. Tecnologie per la Riduzione delle Emissioni (4 ore)

   • Combustori a lean-burn e tecnologie RQL (Rich-Quench-Lean).
   • Sistemi di post-trattamento dei gas di scarico.
   • Utilizzo di additivi e carburanti sintetici per mitigare l’inquinamento.

Modulo 3: Tecnologie per la Propulsione Sostenibile (16 ore)

1. Carburanti Sostenibili per l’Aviazione (SAF) (5 ore)

   • Definizione e tipi di SAF: biofuel, carburanti sintetici, idrogeno.
   • Processi di produzione e sfide tecnologiche.
   • Studi di caso: applicazione pratica di SAF nelle flotte moderne.

2. Motori Elettrici e Ibridi (5 ore)

   • Introduzione ai sistemi propulsivi elettrici e ibridi.
   • Componenti principali: batterie, motori elettrici, sistemi di gestione dell’energia.
   • Sfide tecnologiche: densità energetica e autonomia.

3. L’Idrogeno come Combustibile per l’Aviazione (6 ore)

   • Prospettive future sull’uso dell’idrogeno.
   • Problematiche di stoccaggio, trasporto e sicurezza.
   • Analisi delle infrastrutture necessarie per l’aviazione all’idrogeno.

Modulo 4: Aerodinamica e Ottimizzazione dei Motori (8 ore)

1. Effetti Aerodinamici sulla Propulsione (3 ore)

   • Ottimizzazione del design delle pale dei compressori e delle turbine.
   • Flussi d’aria in ingresso (Inlet Design) e integrazione con la fusoliera.

2. Ottimizzazione delle Prestazioni (5 ore)

   • Riduzione della resistenza aerodinamica e aumento dell’efficienza del motore.
   • Strategie per ridurre il consumo di carburante.
   • Integrazione tra propulsione e aerodinamica complessiva del velivolo.

Modulo 5: Prospettive Future della Propulsione Aerea (12 ore)

1. Scenari Futuri per l’Aviazione Sostenibile (4 ore)

   • Urban Air Mobility (UAM) e il ruolo dei droni.
   • Visione "Net-Zero Aviation" e roadmap tecnologiche globali.

2. Propulsione Avanzata (5 ore)

   • Introduzione a tecnologie avanzate: propulsione ionica, fusione, e scramjet.
   • Applicabilità di tecnologie aerospaziali alla propulsione aerea.

3. Studi di Caso e Innovazione (3 ore)

   • Esempi di motori innovativi nel settore civile e militare.
   • Progetti europei e globali in corso sulla propulsione sostenibile.

dispense del docente