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Gen 232022
Apr 252019
Sono 117 i metri di apertura alare del più grande aereo mai decollato, un colosso gigantesco progettato per lanciare i satelliti. Si chiama Stratolaunch ed ha appena completato il primo volo di prova superando i 300 km/h e raggiungendo un’altitudine di 5,8 km ma l’obiettivo ovviamente non è questo ma quello di arrivare a oltre 10 km per lanciare i satelliti in orbita.
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Il primo volo sul deserto del Mojave in California è durato circa due ore e mezza. Questo aereo, fuori dal convenzionale, è costituito da due fusoliere separate da una grande apertura alare capace di sopportare e trasportare fino a tre razzi. Le ali sono dotate di sei motori Roll Royce, gli stessi utilizzati dal Boeing 747 che, riescono a spingerlo fino a un passo dalla stratosfera cioè la zona dove vengono sganciati e accesi i razzi dei satelliti per entrare nell’orbita bassa della terra.
I vantaggi nell’uso di questa nuova metodologia per lanciare satelliti nello spazio, è molto più vantaggiosa perché il propellente utilizzato dai ragazzi verrà usato non per superare la forza gravitazionale terrestre, ma già in alta quota e il movimento con enorme risparmio. Inoltre questa metodologia riduce di molto i rischi di rinvio dovuti alle condizioni meteo avverse che condizionano i lanci dalla terraferma. Inoltre, in alta quota i fenomeni atmosferici non sono più pericolosi ne intensi.
Lo Stratolaunch, batte un record in vigore dal 1947 quando lo Hughes H-4 Hercules, largo solo 97 metri, si fa per dire, 20 in meno dello Stratolaunch, compì il suo primo e unico volo. Ma pare che, anche un destino simile stia caratterizzando la storia di questi due giganti dell’aria. Infatti, la scomparsa del miliardario Howard Hughes, ideatore e pilota dello Hughes H-4 Hercules, fece si che il suo gioiello diventasse un semplice pezzo da museo ed anche per lo Stratolaunch si definisce un destino simile. La scomparsa di Paul Allen, miliardario co-fondatore di Microsoft e grande visionario di viaggi spaziali e innovazioni del volo rischia di rendere incerto il destino di questo aeroplano. La morte di Allen gli ha anche impedito di assistere al primo volo della sua creatura.
Su queste pagine abbiamo già parlato di progetti simili, nati dalle visioni di ricchi miliardari americani che, stanno tentando questa strada cioè quella di raggiungere l’orbita terrestre per creare viaggi turistici per miliardari e poter osservare la Terra dallo spazio. Sono in corsa Elon Musk con il suo SpaceX che utilizza razzi riutilizzabili e Richard Branson il fondatore di Virgin Galactic il quale sta seguendo un cammino simile a quello di Allen con un aereo capace di trasportare sul proprio dorso un razzo da lanciare nella stratosfera (LA PRIMA “UNITY” NELLO SPAZIO).
Se avremo pazienza, il tempo ci racconterà chi tra questi visionari sognatori riuscirà a tracciare il futuro del turismo spaziale.
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Lug 262018
La beluga è un cetaceo bianco caratterizzato da una grande protuberanza sulla testa che ne determina la particolare forma. Sarà sicuramente questa somiglianza con il cetaceo che ha convinto i 20.000 dipendenti coinvolti nel sondaggio interno da parte di Airbus a scegliere questo come nome per il nuovo aereo cargo della compagnia. Effettivamente il Beluga XL, variante da trasporto dell’A330, assomiglia davvero tanto al cetaceo bianco dei freddi mari del nord.
Ciò che ha attirato l’attenzione dei media sul suo primo decollo, avvenuto dall’aeroporto di Blagnac in Francia, è sicuramente la inconsueta forma dell’aereo, più che le sue dimensioni o le sue caratteristiche tecniche. E’ pur sempre un gigante dei cieli con i suoi 63,1 metri di lunghezza e quasi 19 di altezza, ma non è evidentemente ne il più grande, ne il più lungo, ne il più alto tra gli aerei in commercio.
Con grande autoironia, la compagnia aerea europea, ha predisposto per il primo decollo, un Beluga XL con una livrea inconfondibile. Proprio per rimarcare la somiglianza e il nome dell’aereo con il cetaceo marino, questo è stato decorato con grandi occhioni ammiccanti e una grande bocca sorridente con tanto di fanoni.
I test cui si avvia il Beluga, oltre 600 ore per i prossimi 10 mesi, serviranno a certificarne la compatibilità con il volo e la possibilità di entrare successivamente in servizio nel cieli del pianeta. Il Beluga XL andrà a sostituire il fratello minore, il Beluga ST e vanta delle dimensioni non indifferenti (nella tabella sotto sono indicate alcune di esse).
Le dimensioni consentiranno, tra l’altro, di trasportare altri aerei smontati al suo interno per poterli poi assemblare in altre fabbriche. Come si può vedere anche la posizione della cabina di pilotaggio è spostata verso il basso per non intralciare lo spazio di carico.
Il grande viaggio della balenottera volante è appena iniziato e se tutto andrà come deve, nel 2020 questo originale aereo inizierà la sua lunga carriera di trasportatore dei cieli per molte compagnie.
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Giu 072018
L’aviazione civile sperimenta ogni giorno soluzioni nuove per rendere i viaggi sempre più comodi, sicuri ed economici. Si va da aeri di grandissime dimensioni come l’Airbus A380 (leggi: IL GIGANTE DEI CIELI – AIRBUS A380) ad aerei velocissimi (leggi: BOOM IL VOLO SUPERSONICO E’ QUI) a nuove soluzioni di spostamento in aria (leggi: POP.UP IL FUTURO DEL TRASPORTO).
Da General Electric arriva oggi un’altra novità; si chiama GeneralElectric 9X ed è un nuovissimo propulsore in fase di sperimentazione che attualmente è il più grande mai realizzato. GE9X ha un diametro di 3,40 metri quasi quanto una fusoliera di un aereo di medie dimensioni e secondo le previsioni della compagnia, dovrebbe equipaggiare i prossimi Boeing 777X che già detengono il record di aereo bi-motore più grande mai costruito.
Boeing ha effettuato il test del nuovo motore utilizzando un 747 appositamente modificato. Dei 4 motori, solo uno era il GE9X, mentre gli altri erano i motori standard lasciati appositamente perché se durante il test qualcosa non avesse funzionato sul nuovo propulsore, l’aereo avrebbe potuto continuare il suo volo.
Il 747 è decollato per il test da Victorville, in California e com’è possibile vedere il prototipo di GE9X è agganciato alla sua ala sinistra. Il test è durato 4 ore come stabilito e tutto è andato secondo le previsioni. Dall’ufficio stampa della Boeing si manifesta tanta soddisfazione per il successo della prova che con tanta cura era stata preparata per quel giorno.
Si tratta solo del primo di tanti test cui sarà sottoposto il gigantesco motore prima di poter essere utilizzato nei normali voli di linea e sostituire gli attuali propulsori. Ted Ingling, direttore generale della General Electric Aviation, la società che produce il motore, è entusiasta per il successo della prova e fa sapere di aver già ricevuto 700 prenotazioni, per un importo totale di 29 milioni di dollari.
Ma quali sono le caratteristiche di questo incredibile motore?
Innanzitutto è realizzato in fibra di carbonio e ceramiche di ultima generazione, capaci di resiste a enormi sollecitazioni e a temperature di oltre 1300°C. Questo per il responsabile della General Electric, Rick Kennedy, rappresenta un punto di enorme vantaggio perché più caldo è un motore a reazion,e maggiore è la sua efficienza in termini di consumo.
Le palette mobili saranno in fibra di carbonio, molto resistenti ma al tempo stesso molto leggere. Sulle altre caratteristiche e materiali impiegati vige il massimo riserbo sia da parte di General Electric che di Boeing.
Inoltre, la General Electric, con il GE9X supera il primato della concorrente Rolls Royce che lo deteneva avendo costruito il propulsore più grande dal diametro di 3,04 metri. Questo incredibile motore equipaggerà il nuovissimo Boeing 777X in preparazione da parte dell’azienda americana, aereo dall’incredibile apertura alare (oltre 71 metri), per la prima volta ripiegabile in modo da garantirgli la compatibilità con tutti gli aeroporti mondiali.
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Apr 012018
Gli aeroplani, sono strumenti meccanici in grado di consentire all’uomo di superare la forza di gravità e staccarsi dal terreno volando quasi come gli uccelli. Dai più antichi a quelli ultramoderni, dai più semplici agli ultra-tecnologici, gli aerei sono caratterizzati da alcuni elementi base uguali per tutti. Questo è dovuto a ragioni di stabilità e manovrabilità, per cui avremo, il corpo che prende il nome di fusoliera, le ali, lo piano orizzontale di coda, gli organi di stabilizzazione e controllo come i flaps, slats, trim, alettoni, organi per il decollo e atterraggio come il carrello, la cabina di pilotaggio e il sistema di propulsione.
| ROLLIO – BECCHEGGIO – IMBARDATA |
Prima di analizzare le parti di cui è composto un aereo, bisogna aver presenti quelli che sono i possibili movimenti che l’aeroplano può compiere in aria. Esso si può muovere lungo una terna di assi chiamati assi corpo o assi velivolo.
Assi corpo o Assi velivolo
Si tratta di una terna fissa che ha origine nel baricentro del velivolo, del tutto simile alle terna di assi cartesiani utilizzati nelle proiezioni ortogonali o nelle assonometrie.
Rollio (roll)
L’Asse X è l’asse longitudinale e coincide con la fusoliera dell’aereo. Attorno a quest’asse avviene quello che è chiamato moto di Rollio (Roll) attraverso il quale l’aereo riesce a virare.
Beccheggio (Pitch)
L’Asse Y è l’asse trasversale e coincide con le ali dell’aereo. Attorno a quest’asse avviene quello che è chiamato moto di Beccheggio (Pitch) attraverso il quale l’aereo cabra o picchia alzando o abbassando rispettivamente il suo muso.
Imbardata (Yaw)
L’Asse Z è l’asse verticale perpendicolare agli altri due assi. Attorno a quest’asse avviene quello che è chiamato moto di Imbardata (Yaw) attraverso il quale l’aereo sposta il muso su un piano orizzontale, a destra o a sinistra.
| LE ALI |
Le ali sono la parte più importante di un aereo. Ad esse è assegnato il compito di generare la portanza che solleverà l’aereo da terra e in alcuni casi quello di contenere gli organi per il decollo e l’atterraggio, buona parte del carburante e sostenere i motori.
Molti sono, però, i parametri che influiscono sulle sue prestazioni. Tra questi:
- la forma in pianta
- le estremità alari
- apertura e superficie
- angolo di freccia
- angolo diedro
- posizione rispetto alla fusoliera
- profilo alare
| FORMA IN PIANTA |
Nel disegnare le ali, i progettisti hanno nel tempo realizzato infinite soluzioni alla ricerca della forma migliore, creando schemi e disegni adatti a differenti tipi di volo, sia supersonico che subsonico.
Da sinistra ali a Trapezio, a Freccia, a Freccia negativa, a Delta, a Geometria variabile
L’immagine qui sopra, mostra alcune delle soluzioni sperimentate su diversi velivoli nel corso del tempo. Ma con gli anni si sono affermate quelle a trapezio e quelle rettangolari con bordi arrotondati perché si sono dimostrate il miglior compromesso tra aerodinamicità e semplificazione costruttiva.
Schema costruttivo di un’ala a pianta trapezia
Esempio di velivolo con ali a freccia negativa: Sukhoi Su-47 Berkut
Esempio di velivolo con ali a delta: Concorde
Esempio di velivolo con ali a geometria variabile: Tornado
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| ESTREMITA’ ALARI |
L’estremità alare, ha un’importanza fondamentale per la stabilità del volo e la riduzione di consumo di carburante. Anche qui sono molte le soluzioni sperimentate.
Evoluzione dei profili per le estremità alari
Uno dei problemi delle ali trapezoidali usate nei moderni aerei è che, rastremano verso l’esterno riducendo gradatamente la loro superficie e diminuendo così, progressivamente, anche la loro portanza. Questo genera, sull’estremità dell’ala, quelli che vengono definiti vortici d’estremità.
La soluzione al problema viene ancora una volta dall’osservazione della natura.
Remiganti
Winglet d’estremità
Alcune aquile hanno alle estremità delle ali, le remiganti, lunghe e robuste penne inserite a ventaglio. Lo studio nella galleria del vento ha permesso di verificare che queste consentono di ridurre drasticamente i vortici d’estremità offrendo una minore resistenza all’aria. Applicate agli aerei, queste, chiamate Winglet, hanno consentito di avere maggior stabilità nel volo e risparmiare dal 2 al 3% di carburante grazie alla minor resistenza che l’ala offre all’aria.
Estremità alari convenzionali e con Winglet
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| APERTURA E SUPERFICIE ALARE |
Per apertura alare si intende semplicemente la distanza tra le due estremità alari.
Per superficie alare, si intende l’area in pianta dell’ala, compresa la parte non visibile, quella cioè contenuta all’interno della fusoliera. Se non si considera quest’ultima parte, allora si fa riferimento alla cosiddetta superficie bagnata o wetted area.
| ANGOLO DI FRECCIA |
Si chiama angolo di freccia, la forma che l’ala assume rispetto al corpo dell’aereo. Si dice che la freccia è positiva se l’ala è inclinata verso la coda dell’aereo, mentre è negativa se è inclinata nella direzione opposta.
La scelta dell’angolo di freccia influenza diversi fattori del volo, tra i quali la resistenza all’aria, il peso e il comportamento durante lo stallo.
Approfondisco: lo stallo è una riduzione della portanza dovuto ad un aumento dell’angolo di attacco del profilo alare. In pratica si manifesta quando inclinando in maniera pronunciata l’ala, avviene un distacco tra la corrente d’aria che passa sopra il profilo alare (dorso) e quella che passa invece sotto (ventre).
Condizioni di stallo
| ANGOLO DIEDRO |
L’angolo diedro è, invece, l’angolo che le ali formano guardandole di fronte, rispetto ad una linea immaginaria orizzontale. E’ positivo quando l’ala è inclinata verso l’alto, mentre è negativo quando è inclinata verso il basso.
Un angolo positivo del diedro alare, rende l’aereo più governabile; infatti, se l’ala subisce una folata di vento per cui l’aereo si inclina da un lato, l’ala più bassa sarà quella più orizzontale e di conseguenza sarà quella che genererà maggiore portanza, quindi maggiore forza verticale. Questo genererà una forza che tenderà a riportare l’aereo in una posizione di equilibrio, il contrario di quello che capiterebbe ad un aereo con diedro negativo che, di fatto, è più instabile.
| POSIZIONE RISPETTO ALLA FUSOLIERA |
Le ali possono essere disposte, rispetto alla fusoliera, in modi diversi e questo cambia le caratteristiche aerodinamiche dell’aereo e determina anche il tipo di velivolo da realizzare. Queste possono essere disposte in basso, in alto o in posizione mediana oppure ancora più in alto definite a parasole. La posizione di un’ala può essere determinata, ad esempio, per non interferire con la cabina passeggeri, per la visibilità, per la dimensione del carrello oppure per semplificare le operazioni di carico e scarico.
La posizione delle ali influenza la stabilità laterale e la resistenza aerodinamica. Un velivolo con ali in alto è più stabile, perché il baricentro dell’aereo è più in basso e le forze che agiscono sull’ala tendono a riportarlo automaticamente in una posizione corretta, mentre quelli con ala in basso sono più instabili ma più facili da governare.
| PROFILO ALARE |
Il profilo alare, o la forma dell’ala, determina le caratteristiche aerodinamiche dell’aereo.
Elementi caratterizzanti l’ala
L’ala può essere realizzata con profili diversi, come si può vedere dagli schemi qui a sinistra, ma alcuni elementi sono fissi e indipendenti dalla forma che essa assume. La parte superiore si chiama dorso, mentre quella inferiore ventre. Il punto più anteriore prende il nome di bordo d’attacco, mentre quello posto alla fine dell’ala prende il nome di bordo d’uscita.
Nella progettazione di un’ala gli elementi più importanti sono la corda e gli spessori.
La corda è quella linea che unisce i punti estremi dell’ala, ossia i bordi di attacco e uscita.
Gli spessori sono il modo in cui l’ala cresce o si rastrema, ossia quelli che determinano la variazione di dimensione lungo tutta la sezione.
| FUSOLIERA |
La fusoliera rappresenta il corpo dell’aereo ed è destinato a contenere i passeggeri o il carico. In alcuni casi può ospitare anche il motore e negli idrovolanti è strutturata in modo da diventare scafo per il galleggiamento in acqua. Su di essa vengono montate le ali e gli altri organi di stabilizzazione dell’aereo.
| PIANO ORIZZONTALE DI CODA |
La parte finale della fusoliera è completata da quello che prende il nome di Piano Orizzontale di Coda che è costituito dagli organi indispensabili per il volo come la deriva, il timone, gli stabilizzatori e gli elevatori.
La deriva e il timone costituiscono quello che viene chiamato impennaggio verticale o volgarmente coda dell’aereo.
Il piano orizzontale di coda
La deriva è la parte fissa ed è quella che garantisce la stabilità direzionale, mentre la parte mobile, il timone, serve a consentire il cambio di direzione.
Gli stabilizzatori e gli elevatori costituiscono quello che, invece, viene chiamato piano orizzontale di coda. Gli stabilizzatori, come descrive il loro stesso nome, servono a stabilizzare l’aereo durante il volo, mentre gli elementi che sono in esso incernierati, gli elevatori, hanno la funzione di far variare il piano di volo all’aereo facendolo scendere (picchiata) o salire (cabrata).
| IPERSOSTENTATORI – DEFLETTORI – ALETTONI |
Come per gli uccelli l’ala non è fissa ma cambia conformazione durante le differenti fasi del volo, anche per gli aeromobili questa è dotata di una serie di organi meccanici che ne cambiano la forma in base alle esigenze del volo.
Conformazione ala durante il volo e in fase di atterraggio
Le parti mobili di cui questa è dotata prendono il nome di ipersostentatori, deflettori e alettoni.
Indicazione delle parti mobili dell’ala e loro denominazione
Gli ipersostentatori, sono organi che vengono utilizzati dai piloti durante le fasi di decollo e atterraggio per aumentare la portanza dell’aereo nei momenti di bassa velocità. Questi possono essere posti sul bordo di uscita dell’ala e in questo caso prendono il nome di flaps, oppure sul bordo d’attacco e in questo caso si chiamano slats.
I deflettori o diruttori di flusso o spoiler sono delle parti mobili che, servono ad aumentare la resistenza aerodinamica dell’ala diminuendone la portanza. Vengono utilizzati soprattutto durante la fase di atterraggio, ground spoiler, generando un maggior attrito tra velivolo e aria e facendo in modo che questo tenda a schiacciarsi contro il suolo rallentando. Infine gli spoiler chiamarti diruttori, sono usati in volo come freni, consentendo al velivolo di perdere quota senza aumentare la velocità o perdere velocità senza variare la quota.
Gli alettoni sono delle parti mobili presenti sul bordo d’uscita dell’ala e vengono abbassati o alzati per cambiare temporaneamente l’assetto dell’aereo e permetterne lo spostamento lungo l’asse di rollio. Gli alettoni posti sulle ali apposte sono collegati, in modo che all’alzarsi di uno corrisponde l’abbassarsi dell’altro in modo da aumentare la portanza su un’ala e diminuirla sull’altra. Nei moderni aerei di linea, gli alettoni sono più di uno, alcuni posti nella parte estrema dell’ala, altri più all’interno. Nel primo caso si tratta di alettoni che vengono fatti intervenire a bassa velocità, mentre quelli interni agiscono durante il volo a velocità di crociera.
| CARRELLO |
Con carrello d’atterraggio, si intende l’insieme degli organi meccanici necessari per la movimentazione a terra del velivolo durante le fasi di spostamento, atterraggio e decollo. Si tratta di un organo composto da ruote, telaio e ammortizzatori che normalmente è retrattile, ossia scompare dentro la fusoliera durante il volo, mentre in alcuni casi è fisso all’esterno dell’aereo.
| CABINA DI PILOTAGGIO |
La cabina di pilotaggio chiamata anche cockpit, rappresenta la parte anteriore della fusoliera e da spazio alla strumentazione di bordo, compresi i comandi di volo, e allo spazio per i sedili per pilota e copilota. La strumentazione è divisa in un pannello superiore ed in una console centrale e in molti casi i comandi sono divisi tra pilota e copilota.
| SISTEMI DI PROPULSIONE |
Esistono molti tipi di motori utilizzati per far volare gli aerei, ma nei moderni velivoli di linea, troviamo principalmente quelli turbocompressi o a pistoni, quelli a getto o motori a reazione e quelli a turboelica.
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Mar 122018
E’ stato pubblicato dalla rivista scientifica Science China Physics, Mechanics & Astronomy il risultato di alcuni test svolti nella galleria del vento dalla Chinese Academy of Science di Pechino, in cui è stato provato quello che presto potrebbe diventare il più veloce aereo ipersonico mai costruito.
I-Plane, è questo il nome attualmente conosciuto di questo prototipo che visto in sezione ha la forma di una “i” maiuscola da cui il suo nome rappresenta un grande passo avanti. L’I-plane con la sua forma e la sua innovazione, potrebbe essere in grado di volare alla fantascientifica velocità di Mach 5 – 7 , ossia tra i 6.100 e gli 8.600 chilometri orari e collegare la capitale cinese con New York in sole due ore contro le attuali 14.
La prima innovazione deriva dal design. Com’è facile notare, l’aeroplano è una combinazione di due differenti ali, una superiore a delta e una inferiore a freccia inversa. L’insieme di queste due ali, fornisce una maggiore portanza al velivolo. Questa loro posizione, è studiata per contrastare i fenomeni dovuti al superamento della barriera del suono; questi su ali normali, potrebbero causare turbolenze e resistenze, mentre sulla doppia ala dell’I-plane vengono deviate in modo da aumentare le prestazioni e la stabilità del volo. Questa grande velocità, testata in galleria del vento fino a Mach 7, ha un prezzo. Come lo era stato per il Concorde anglo-francese, tanta velocità corrisponde a dimensioni a carico ridotto. L’I-plane sarà così in grado di trasportare un massimo di 50 passeggeri o solo 5 tonnellate di merci che nell’era del trasporto aereo, dove l’Airbus A380 arriva a portare fino a 853 passeggeri, tale riduzione appare anche un grosso limite nella produzione e commercializzazione.
L’aereo adotterà motori turbo-fan per le basse velocità e scramjet per il volo ipersonico, un sistema che è stato denominato dai ricercatori turbo-aided rocket-augmented ram/scramjet engine (TRRE) che, teoricamente, potrebbe essere operativo dal 2025.
Approfondisco: Scramjet (supersonic combustion ramjet) è un motore che, contrariamente ai motori a turbina convenzionali, non utilizza parti rotanti per comprimere l’aria, bensì l’energia cinetica del flusso d’aria in ingresso e la particolare forma della presa d’aria.
L’esser così poco votato al trasporto, apre scenari inquietanti perché un aereo così veloce, potrebbe facilmente essere usato in campo militare come bombardiere dall’aviazione cinese per trasportare armi pesanti e rientrerebbe anche nel programma militare che, ha da poco ha completato lo sviluppo di un missile intercontinentale in grado di viaggiare alla velocità di oltre 11.000 chilometri orari e raggiungere così in pochi minuti ogni parte del pianeta.
Resta comunque la grande innovazione delle due ali sovrapposte e invertite che lavorano meglio di una sola, portando il livello del volo su un’altro piano, ed aprendo a sperimentazioni e sviluppi non ancora immaginabili.
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Feb 092018
Da sempre l’uomo ha desiderato di poter volare, ma la natura non lo ha fornito degli strumenti adatti a compiere questa azione. Dallo studio, però, dei volatili, dalle loro caratteristiche e dalla loro conformazione, ha cercato di carpire i segreti che consentono a questi esseri di librarsi e di spostarsi in aria. Oggi, dopo decenni di sperimentazione e tentativi, l’uomo vola liberamente da una parte all’altra del mondo utilizzando, miracoli di ingegneria, chiamati aerei.
Ma com’è possibile volare? In realtà, si tratta di un fenomeno puramente fisico, ed una volta compreso il segreto di come questo avviene, riuscire a realizzarlo è diventato relativamente semplice, anzi ci si è spinti oltre realizzando aerei più grandi e veloci (vedi Il Gigante dei Cieli: AIRBUS A380), pieni zeppi di tecnologie e comfort.
| LA PORTANZA |
Il prodigio del volo, è possibile grazie ad un fenomeno fisico chiamato portanza. Essa è definita come “la spinta perpendicolare alla direzione del moto che si produce per effetto del flusso dell’aria intorno all’ala“. Questo fenomeno, sostiene in aria, i grandi aerei ma allo stesso modo anche gli alianti o gli uccelli.
Il segreto sta nella differenza di pressione tra la parte superiore e quella inferiore dell’ala, ma questo è solo un aspetto del fenomeno che consente agli aerei di restare in aria. L’altro aspetto importante, è l’angolo di inclinazione. L’ala, infatti, deve risultare inclinata verso l’alto di un angolo chiamato angolo di attacco per poter creare una sufficiente portanza in grado di far superare all’aereo la forza di gravità. La dimensione di quest’angolo deve essere studiata attentamente in modo da massimizzare la portanza e rendere massima la differenza di velocità dell’aria tra la faccia superiore e quella inferiore dell’ala.
| L’AEREO E LE SUE ALI |
E’ proprio la sagoma dell’ala che, fa in modo (come si vede dalle figure precedenti) che l’aria scorra più velocemente su una superficie (superiore) rispetto che sull’altra (inferiore). Anzi, le curve di flusso nella parte superiore, sempre a causa della forma, tendono a schiacciarsi una vicino all’altra. Quindi data la maggiore distanza da compiere, l’aria nella parte superiore è costretta ad accelerare. Aumentando la velocità, cala la pressione. Al contrario, nella parte inferiore, l’aria passa più lentamente e la pressione aumenta.
Per un principio della fisica, se sulla faccia superiore dell’ala, chiamata dorso, la pressione dell’aria è minore che in quella inferiore chiamata ventre, la forza risultante crea un effetto di risucchio verso l’alto, che aumentando, supera l’intensità della forza di gravità, consentendo all’aereo di librarsi in aria e mantenersi in volo.
Durante un volo, sono 4 le forze che agiscono sul velivolo. La portanza, ossia il risucchio verso l’alto dovuto alla differenza di pressione sull’ala che, compensa le forze che trascinerebbero l’aereo verso il basso cioè il suo peso e la forza di gravità. E poi, la forza motrice o trazione, ossia la spinta data dai motori che deve compensare l’attrito o resistenza causato dall’aria che impatta sulla superficie dell’aereo.
Una volta superate le fasi iniziali, durante quello che viene chiamato volo orizzontale, le forze debbono essere a due a due uguali. La forza motrice dovrà essere uguale all’attrito, mentre la portanza dovrà essere uguale al peso. Se la spinta dei motori aumenta, l’aereo accelera, se la portanza cresce, l’aereo sale di quota.
Bisogna comunque tener presente anche un altro fattore, la rarefazione dell’aria. Infatti, salendo di quota, l’aereo incontra aria sempre più rarefatta, con conseguente diminuzione dell’attrito. Questo lo porta, a parità di spinta, ad accelerare ma è anche costretto a mantenere questa maggiore velocità per compensare la perdita di portanza che lo costringerebbe inevitabilmente a perdere quota.
La portanza che entra in gioco durante tutto il volo, dipende da due fattori chiave: da un lato la velocità dell’aereo rispetto all’aria e dall’altro dalla conformazione e inclinazione dell’ala.
Ma la velocità dell’aereo cambia durante tutte le fasi del volo, quindi bisognerà adattare l’ala a questi differenti momenti.
Schema parti mobili dell’ala
Per questo è dotata di tutta una serie di parti mobili come gli slat e i flap o ipersostentatori che alle estremità anteriori o bordo d’attacco e posteriori o bordo di uscita o di fuga, cambiano alla bisogna il profilo alare e la sua superficie in modo da consentire all’aereo di adattarsi a tutte le situazioni del volo.
Ala con parti mobili chiuse ed estese
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Mag 272017
Airbus Vahana
Abbiamo da poco parlato di Vahana (Airbus Vahana: l’aereo che vola da solo), il veicolo aereo a guida autonoma che Airbus Industries sta testando per la movimentazione in città. Lo scopo di Airbus è quello di risolvere il problema del traffico e del congestionamento delle città a causa della quantità enorme di veicoli in circolazione.
Ma oltre a Vahana, altri progetti sono in cantiere da parte del colosso dell’aviazione europea; all’ultimo salone dell’Auto di Ginevra, Airbus ha presentato un veicolo rivoluzionario, un concept che modifica completamente il modo di viaggiare e spostarsi in città: sto parlando di Pop-Up.
Si tratta di un veicolo di trasporto autonomo modulare costituito da tre componenti che si combinano tra di loro, totalmente green. Realizzato con l’eccellenza italiana del design, la Italdesign, Pop-Up è formato da una capsula in fibra di carbonio con due posti passeggeri, una base elettrica a quattro ruote e un modulo aereo dotato di quattro rotori, anch’essi elettrici, per il decollo verticale.
La capsula passeggeri, può agganciarsi in pochi istanti o al modulo terrestre o al modulo aereo.
Agganciata al modulo terrestre, la capsula passeggeri, diventa una piccola city car autonoma nel senso che, il passeggero che deve effettuare lo spostamento, programma attraverso il proprio smartphone il punto della città in cui deve recarsi; in questo modo il modulo terrestre viene a prelevarci per condurci al luogo di destinazione. Se la meta è troppo lontana dal punto di partenza il modulo aereo arriverà e aggancerà la capsula e come un drone lo solleverà per trasportarlo velocemente nelle vicinanze del luogo di destinazione.
Quindi in base alle necessità o alla distanza, il modulo Pop-Up, sceglierà il sistema di trasporto preferibile. Il cuore di questo sistema è una centrale di intelligenza artificiale in grado di programmare e controllare gli spostamenti di tutte le capsule disponibili e gestire in tempo reale il traffico sia terrestre che aereo. La piattaforma farà anche in modo da rendere lo spostamento personalizzato e piacevole per gli occupanti delle capsule. Il vantaggio non è indifferente, perché il modulo aereo può prelevare la capsula in qualunque momento e in qualunque luogo per cui se ci si trova bloccati in mezzo al traffico, il modulo aereo interviene preleva la capsula e il modulo terrestre torna da solo alla stazione di parcheggio.
Il sistema potrebbe essere messo in commercio già tra poco tempo secondo i general manager di Airbus Mobility, perché sia la tecnologia elettro-meccanica, il design che il sistema di propulsione sono già da adesso realizzabili e funzionali.
Altra cosa invece è il sistema di controllo; manca infatti tutta l’infrastruttura da realizzare nelle metropoli, nonché i sistemi di controllo del traffico e tutta la normativa compatibile con questo nuovo sistema di trasporto ibrido.
Il sistema progettato da Airbus Industries e Italdesign è avveniristico ma nasce dall’esigenza di risolvere uno dei più gravi problemi che affliggono le nostre grandi città: il traffico congestionato. Chissà se nel giro di pochi anni questo sistema non possa rivoluzionare questo settore come i cellulari lo hanno fatto con quello delle comunicazioni?
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Feb 272017
15 ottobre 2007 è una data storica. I cieli del mondo vedono librarsi per la prima volta in aria un nuovo gigante, anzi il gigante dei giganti: l’Airbus A380, il primo aereo al mondo dotato di doppio ponte capace di trasportare a pieno carico fino a 850 passeggeri.
L’A380 nasce con lo scopo di risolvere i problemi del trasporto aereo sempre più congestionato di tratte e persone, ma anche per competere con lo strapotere quarantennale di Boeing con il suo aereo di punta, il 747.
La presentazione al grande pubblico è avvenuta il 16 gennaio 2005, ma l’Airbus è stata costretta a rinviare ripetutamente l’uscita del velivolo per diverse problematiche soprattutto ai sistemi elettrici, un vero proprio dedalo di cavi e connessioni.
Il gigantesco aereo è grande in tutto. Per la prima volta, l’apertura alare supera la lunghezza. Questa è stato il primo problema per Airbus che ha dovuto ricorrere ad uno stratagemma per consentire al suo gigante di poter essere ospitato in tutti gli aeroporti internazionali senza dover riprogettare gli hub. L’ala nella parte finale, infatti, è stata ripiegata; questo ha consentito di riportare la lunghezza all’interno degli standards degli aeroporti e a fatto si che questa fornisse maggiore stabilità in volo ad alta velocità.
L’A380 è lungo 73 metri e alto più di 24. L’apertura alare è di 79,8 metri e il diametro della fusoliera 7,14. Il doppio ponte consente di ospitare un numero di passeggeri che varia da 525, in configurazione standard con la suddivisione in 3 classi, a 853 in configurazione charter con classe unica. Il ponte principale misura 49,7 metrici lunghezza mentre quello superiore 47,9; tutto questo spazio si traduce in comodità e possibilità da parte delle compagnie aeree di offrire ai clienti più esigenti spazi unici attrezzati con suite, docce, sale gioco con biliardo, lounge-bar e tanto altro.
Sono necessari 2 piloti (4 per le lunghe tratte) e 22 assistenti di cabina per gestire l’enorme spazio e la grande quantità di persone a bordo.
La tecnologia la fa da padrona; anche la classe economy è dotata di molti comfort in più e soprattutto spazio tra i sedili. Intrattenimento di bordo, wi-fi, videocamere esterne per vedere comodamente le fasi del viaggio e tanto altro. Insomma, l’A380 apre una nuova era per il viaggio aereo.
Anche la dotazione meccanica è di prim’ordine; vengono utilizzati 4 turbofan Engine/Alliance GP7000 o, in alternativa, 4 turbo-reattori Rolls-Royce Trent 900. Questi spingono l’aereo a velocità di crociera a Mach 0.85, ovvero a circa 850 Km orari e sono capaci di fargli percorrere una distanza di 15.200 Km in un’unica tratta consumando il 15-20% in meno di un 747 con emissioni nell’atmosfera ridotte del 13%. Viaggia inoltre più in alto, 35mila piedi (circa 11.000 metri) è molto più silenzioso e necessita di meno spazio per atterrare e decollare.
Lo sviluppo di questo gigantesco aereo è avvenuto negli impianti di Tolosa in Francia appositamente costruiti da Airbus per la realizzazione di questo velivolo. L’avvio del progetto è del giugno 1994 e solo nel 2004 dopo dieci anni di progettazione, è stata approntata la catena di montaggio.
I costi sono stati enormi, basti pensare che l’aereo è composto da circa 4 milioni di pezzi, con 2,5 milioni di componenti provenienti da 1.500 aziende di 30 nazioni. Ogni aereo costa circa 350 milioni di dollari.
10 miliardi di investimento complessivo che si traducono nella necessità di vendere almeno 250 aerei da parte di Airbus per rientrare nelle spese.
Nel 2006 il primo Airbus A380 è stato consegnato alla compagnia aerea Singapore Airlines che ebbe anche l’onore di effettuare il primo volo commerciale di questo gigante il 15 ottobre 2007 sulla tratta Singapore-Sydney.
Sono diverse oggi le compagnie aeree che utilizzano l’A380 e molte altre si stanno aggiungendo piano piano. L’aereo ha oramai superato i dieci anni di servizio e non si sono riscontrati incidenti, se non lievi, sul suo percorso di volo tranne che per l’incidente occorso ad un A380 della Qantas, la compagnia aerea australiana, che durante il volo vide esplodere uno dei motori a causa di un difetto di progettazione di un tubicino che trasportava olio. Il volo si concluse con un atterraggio di emergenza ma nessun danno all’aereo ne alle persone a bordo.
La compagnia aerea che maggiormente utilizza gli A380 oggi è la Emirates, la compagnia dell’emirato di Dubai e per questa compagnia vola il primo pilota italiano accreditato per gli A380, il comandante Michele D’Ambrosio.
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Feb 102017
Si chiamerà Vahana, nome che in lingua sanscrita significa “mezzo di locomozione degli dei” e nell’immaginario di quelle popolazioni identificava la divinità con il mezzo di trasporto. Si tratta in questo caso dell’ultimo avveniristico progetto di Airbus la grande compagnia aerea che compete per il primato nei cieli con l’americana Boeing.
L’idea è quella di voler intervenire sul traffico sempre più congestionato delle megalopoli con un sistema di trasporti avveniristico. Mentre si parla sempre più di auto a guida autonoma, campo nel quale si stanno sfidando i grandi big dell’economia, Airbus propone un sistema, a metà tra un grande drone e un piccolo elicottero che dovrebbe essere in grado di trasportare un passeggero per volta in aria su tragitti brevi all’interno delle città, superando il caos e la congestione del traffico a terra.
Qual’è la particolarità di questo sistema? Dovrebbe decollare in verticale, dato il poco spazio a disposizione, e volare autonomamente senza pilota.
L’idea, pazzesca di per se, è presa molto seriamente da Airbus che prevede di lanciare tale sistema già tra 4 anni nel 2020 presentando a breve i primi prototipi funzionanti.
Lavorano al progetto gli ingegneri di A3, società di proprietà di Airbus, i quali hanno deciso di lanciarsi nel 2016 in questa avventura ideando questo incredibile sistema di volo autonomo.
Ciò che ha dato loro fiducia nella realizzazione di un progetto così avanzato sono stati diversi fattori; tra questi, lo stato dell’arte dei sistemi di intelligenza artificiale nei sistemi di guida oggi particolarmente avanzati ed affidabili, l’uso di materiali ultraleggeri ma estremamente resistenti e la possibilità di utilizzare batterie la cui tecnologia consente di ottenere sufficiente energia e durata.
La realizzazione del prototipo completamente funzionante è già prevista per la fine di questo 2017 e la speranza di veder volare Vahana per la fine del 2020.
Rodin Lyasoff, amministratore delegato di Airbus Group ha commentato il progetto affermando che l’aerodinamica di questo mezzo innovativo è già in fase di avanzata realizzazione, avendo ottenuto un mezzo capace di volare con un solo motore e con un software in grado di controllarlo e guidarlo con una sicurezza del 100%. Vahana dovrà essere in grado di volare da un punto ad un altro con assoluta certezza evitando tutti i possibili ostacoli che potrebbero frapporsi tra i due luoghi da congiungere.
Inoltre, Lyasoff, ha affermato che Airbus rilascerà i codici di questo nuovo sistema di volo in modo che tutti ne possano trarre beneficio.
Non ci resta che aspettare e sperare che questo progetto possa diventare realtà. A quel punto ci si porrà un’ulteriore domanda: chi supererà la propria reticenza e si proporrà come passeggero per un volo sui cieli della propria città su un mezzo privo di pilota?
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Ott 172016
L’eccentricità e la bizzarria di Richard Branson, Amministratore delegato di Virgin Galactic, associate all’immenso patrimonio di quest’ultimo, potrebbero rendere i voli passeggeri supersonici, in era post-Concorde, una realtà a breve termine.
L’obiettivo di Branson è quello di realizzare jet supersonici in grado di trasportare facoltosi passeggeri tra le più importanti capitali, riducendo al minimo i tempi di spostamento.
BOOM è l’ultimo dei progetti, per ora solo sulla carta e nei rendering pubblicitari, che il magnate inglese sta progettando di realizzare. 25 i modelli già pre-ordinati ancora prima dell’inizio della sua costruzione.
Si tratterebbe di un jet supersonico capace di volare alla velocità di circa 2.600 chilometri orari, circa 3 volte di più degli attuali aerei passeggeri e comunque molto di più del decano dei voli supersonici, il mitico Concorde oramai in pensione.
Il jet dovrebbe percorrere la tratta San Francisco – Tokyo in circa 4 ore e Londra – New York in circa 3 ore.
Il segreto per tale velocità è rappresentato dall’utilizzo di nuovi materiali super-leggeri come il carbonio e nella riduzione dei posti a soli 40 contro i circa 100 del Concorde.
L’interesse verso il progetto è alto e la costruzione potrebbe già iniziare nel 2017 per poi poter ottenere tutte le necessarie certificazione entro il 2020 ed iniziare l’attività commerciale subito dopo.
I biglietti saranno ovviamente non alla portata di tutti, pare intorno ai 5.000 euro a passeggero e vedremo come BOOM potrà affrontare problemi costruttivi e di certificazione, soprattutto quelli relativi all’inquinamento atmosferico che decretarono la fine del suo illustre antenato.
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Nov 182012
Internet, la connessione wi-fi, la necessità di restare sempre in collegamento con il mondo, sembrano oggi diventati un imperativo per tutti, qualcuno addirittura non riesce a farne a meno, ma fino ad oggi c’era un posto dove ciò non era possibile e oltre a dover smettere di fumare, ci veniva imposta una disconnessione dal mondo della rete…fino ad oggi. Quel luogo, come molti di voi avranno intuito, sono gli aeroplani di qualunque compagnia aerea. Infatti, le possibili interferenze dei nostri dispositivi digitali, con la sofisticatissima strumentazione di bordo degli aeroplani ha consigliato per motivi di sicurezza, lo spegnimento preventivo di ogni possibile devices digitale. Ma pare che questo limite stia per cadere; la società americana Gogo Inflight Internet ha messo a punto un sistema di reti wireless in volo con tecnologia ATG-4 (Air-To-Ground) che verrà installata inizialmente sui voli di tre compagnie aeree americane: Delta, US Airways e Virgin America.
La tecnologia sviluppata da Gogo, offre una velocità di picco di 9,8 Mbps maggiore degli attuali sistemi di trasmissione che hanno una velocità di 3,1 Mbps. La maggiore velocità è raggiunta attraverso l’applicazione di due antenne direzionali, una su ciascun lato dell’aereo e di un modem doppio che va ad aggiungersi alla tecnologia EV-DO Rev.B, usata per la trasmissione senza fili attraverso i segnali radio. Per garantire il funzionamento del servizio, bisognava aggiornare anche i ripetitori e le antenne di terra e la Gogo ha già aggiornato i suoi 150 ripetitori di terra. Dopo quest’inizio, si prevede che la Gogo installerà questa nuova tecnologia su centinaia di aerei entro la fine del prossimo anno di compagnie non solo americane.
Il lato negativo di tutto ciò, è l’aumento dei prezzi dei voli che utilizzano questa tecnologia di circa 18$.
Vedremo se e quando questa novità tecnologica verrà adottata anche in Italia o sugli aerei che solcheranno i nostri cieli.
Ott 082011
Forse ci siamo. Il 13 maggio 2011 alle ore 10:40 da Payerne in Svizzera, è decollato il primo aereo al mondo alimentato esclusivamente da celle fotovoltaiche, il SOLAR IMPULSE. 11628 celle montate sulle ali e sulla coda, a realizzare quasi una pelle artificiale che inguaina la struttura portante dell’aereo. La velocità raggiunta da questo velivolo è di circa 60Km/h e ha raggiunto l’altezza massima di 3800m.
Bertrand Piccard
L’aereo è stato progettato da Bertrand Piccard, uno scienziato che lavora per il Politecnico Federale di Losanna in Svizzera.
Il progetto è stato realizzato secondo una scansione temporale precisa che è iniziata nel 2003. Nei successivi anni, tra il 2004 e il 2006 è stato sviluppato il concept, poi è stato realizzato il prototipo denominato Hb-Sia lungo circa 61 metri. A questo punto, nel 2010 è stato effettuato il primo test e il primo volo. Seguiranno ulteriori sperimentazioni con la realizzazione di un aereo ancora più grande (80 metri di apertura alare) e con cabina pressurizzata che consentirà di ospitare persone al suo interno e di effettuare il volo trans-oceanico, ossia di attraversare l’Atlantico alla volta degli Stati Uniti. Il decollo è previsto per il 2012 con un voli sull’equatore con 5 scali per effettuare il cambio di pilota. Ogni tratta durerà 3 o 4 giorni considerando il tempo di resistenza di ogni pilota.
La riduzione del peso delle batterie, consentirà in seguito di aggiungere un pilota per voli ancora più lunghi e non stop con obiettivo il giro del mondo. Questo prototipo, con apertura alare di 80m, pari a quella dell’Airbus A380 avrà le ali avvolte da una sottile ed elastica pellicola di celle fotovoltaiche in grado di assorbire i colpi e le distorsioni del volo. Il velivolo peserà circa 2 tonnellate.
Comunque, questo volo inaugurale, è partito alle ore 10:30 circa dall’aeroporto militare di Payerne, nel Canton Vaud, ed è atterrato allo stesso scalo dopo 87 minuti di volo alla velocità di crociera di 70Km/h e ad un’altitudine di 1200 metri.
Markus Scherdel, che lo ha pilotato, ha affermato che ancora resta molto da fare, ma che questo volo rappresenta un enorme passo avanti verso la concretizzazione del progetto e la realizzazione della visione che, premonizza un ampio e diffuso impiego delle energie rinnovabili in ogni campo della teknica.
Non ci resta che seguire l’evoluzione di questo progetto e sperare che questo possa concretizzarsi e chissà, forse saremo testimoni di un’aviazione a energia solare?
Solar Impulse in decollo
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