RÉSUMÉ EN ITALIEN
AERODINAMICA DEL VOLO
Introduzione
Spinta, resistenza, portanza e peso sono forze che agiscono su tutti gli aerei in volo. Capire come funzionano queste forze e sapere come controllarle con l'uso della potenza e dei controlli di volo è essenziale per il volo.
Le quattro forze che agiscono su un aereo in volo dritto e livellato, senza accelerazione, sono la spinta, la resistenza, la portanza e il peso. Sono definite come segue:
- Spinta - (Trazione) - la forza in avanti prodotta dal propulsore/elica o rotore. Si oppone o supera la forza di resistenza. Come regola generale, agisce parallelamente all'asse longitudinale. Tuttavia, questo non è sempre il caso.
- Resistenza - una forza retrograda e ritardante causata dall'interruzione del flusso d'aria da parte dell'ala, del rotore, della fusoliera e di altri oggetti sporgenti. Come regola generale, la resistenza si oppone alla spinta e agisce all'indietro parallelamente al vento relativo.
- Portanza - è una forza che è prodotta dall'effetto dinamico dell'aria che agisce sul foglio d'aria, e agisce perpendicolarmente alla traiettoria di volo attraverso il centro di sollevamento (CL) e perpendicolarmente all'asse laterale. In volo livellato, la portanza si oppone alla forza verso il basso del peso.
- Peso - La gravità è la forza di attrazione che tende ad attirare tutti i corpi verso il centro della terra. Il CG può essere considerato come un punto in cui si concentra tutto il peso dell'aereo. Se l'aereo fosse sostenuto al suo CG esatto, sarebbe in equilibrio in qualsiasi assetto. Si noterà che il CG è di grande importanza in un aereo, perché la sua posizione ha una grande influenza sulla stabilità.
Le forze di portanza e di resistenza sono il risultato diretto della relazione tra il vento relativo e l'aereo. La forza di portanza agisce sempre perpendicolarmente al vento relativo e la forza di resistenza agisce sempre parallelamente e nella stessa direzione del vento relativo. Queste forze sono in realtà le componenti che producono una forza di portanza risultante sull'ala.
Angolo di incidenza
La corda di un profilo o di una sezione alare è una linea retta immaginaria che passa attraverso la sezione dal bordo di entrata al bordo di uscita. La linea della corda fornisce un lato di un angolo che alla fine forma l'angolo di incidenza. L'altro lato dell'angolo è formato da una linea che indica la direzione della corrente d'aria relativa. Così, l'angolo di incidenza è definito come l'angolo tra la linea di corda dell'ala e la direzione del vento relativo. Questo non deve essere confuso con l'angolo tra la linea di corda dell'ala e l'asse longitudinale dell'aereo.
Portanza
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Quando un corpo si trova in una corrente d'aria, la corrente d'aria si "apre" davanti ad esso per fluire intorno ad esso su tutti i lati, e si "chiude" dietro di esso. Il luogo in cui la corrente d'aria si "apre" e il luogo in cui la corrente d'aria si "chiude" sono chiamati linee di divisione che si trovano proprio di fronte ai punti di arresto. Nel punto di arresto stesso, chiamato anche punto di stagnazione, la velocità del flusso è zero. Quando un profilo come un'ala si trova in una corrente d'aria con un angolo d'incidenza appropriato, si crea una differenza tra le somme delle velocità delle particelle d'aria che scorrono lungo la superficie superiore e inferiore e quindi una differenza di pressione. Questa differenza è chiamata circolazione ed è la fonte della portanza aerodinamica. La somma delle velocità del flusso è maggiore sulla superficie superiore che su quella inferiore. Quando l'incidenza aumenta gradualmente verso un'incidenza positiva, la portanza aumenta rapidamente fino ad un certo punto e improvvisamente comincia a diminuire. Durante questa azione, la componente di resistenza aumenta lentamente all'inizio e poi rapidamente quando la portanza comincia a diminuire. Quando l'incidenza raggiunge la massima incidenza di portanza, la pressione sulla superficie superiore diminuisce bruscamente a causa della separazione del flusso d'aria e l'ala "stalla". |
Resistenza
Per avere la portanza, ci deve essere una sovrappressione relativa sulla superficie inferiore dell'ala e/o una sottopressione relativa sulla superficie superiore dell'ala. Questa differenza di pressione fa sì che l'aria fluisca direttamente dalla superficie inferiore a quella superiore intorno alla punta dell'ala e crea una deflessione del flusso d'aria.
Come risultato, il flusso d'aria generale sotto la superficie inferiore viene deviato di alcuni gradi verso la punta dell'ala. E sulla superficie superiore il flusso d'aria viene deviato verso il centro dell'ala.
Quando i flussi della superficie inferiore e superiore si incontrano finalmente sul bordo d'uscita dell'ala, si incrociano e formano piccoli (molto piccoli) vortici a valle dell'ala.
Quando si osserva un aereo da dietro, questi vortici fluiscono in senso antiorario intorno alla punta destra e in senso orario intorno alla punta sinistra. Quando l'aria (e i vortici) si staccano dalla parte posteriore dell'ala, si inclinano verso il basso, il che è noto come downwash.
Questi vortici, conosciuti anche come vortici di Prandtl, sono più potenti quanto più bassa è la velocità dell'aria e quanto più alto è l'angolo di attacco (durante le fasi di avvicinamento e di atterraggio degli aerei da trasporto).
L'intensità o la forza dei vortici è direttamente proporzionale al peso dell'aereo e inversamente proporzionale all'apertura alare e alla velocità dell'aereo. Più pesante e più lento è l'aereo, maggiore è l'angolo di attacco e più forti sono i vortici sulle estremità alari. Quindi, un aereo creerà vortici alari con la massima forza durante le fasi di decollo, salita e atterraggio del volo.
I diversi angoli
- Ø assetto di volo è l'angolo tra l'asse della fusoliera e l'orizzontale.
- γ pendenza è l'angolo tra l'orizzontale e l'asse della velocità.
- α incidenza è l'angolo formato tra l'asse longitudinale dell'aereo e la direzione del vento relativo (asse della velocità).
Nota: l'incidenza è definita in relazione all'asse dell'aereo e non all'ala. Per ridurre la resistenza in crociera, l'ala fa un certo angolo con l'asse dell'aereo. Questo angolo è chiamato angolo di stallo. È l'angolo tra la corda del profilo alare e l'asse longitudinale dell'aereo.
