"Gli aeroplani volano perché ci sono sopra i timbri"(istruttore di vecchia data, con qualche riferimento alla burocrazia non propriamente snella tipica del mondo aeronautico)
Come volano gli aerei? Come fanno a stare per aria senza cadere? Come si chiamano i nipoti di Paperino? A questa e altre domande cercherò di rispondere con questo articolo.
Un aeroplano vola perché l’aria che investe le ali lo tiene su. Avete mai messo la mano fuori dal finestrino dell’auto? Se la inclinate un poco sentirete una forza che la spinge verso l’alto e una forza che la spinge indietro.
La forza che spinge verso l’alto è la responsabile del volo, e si chiama portanza. La forza che spinge all’indietro è la responsabile, ahimè, del fatto che gli aeroplani hanno bisogno dei motori, e si chiama resistenza.
La portanza, per permettere all’aereo di rimanere in volo, deve essere sufficiente a vincere il peso dell’aereo.
La portanza dipende dal profilo dell’ala, ed aumenta con la velocità. Questo è il motivo per cui gli aerei non decollano da fermi (magari!) ma devono accelerare per un po’, fino a quando appunto la portanza non diventa uguale o maggiore del peso dell’aereo.
Da questo, e direi che è di semplice comprensione, si spiega perché gli aerei più grandi e pesanti hanno bisogno di più velocità di quelli piccoli per decollare.
(scusate, dimenticavo: i nipoti di Paperino si chiamano Qui, Quo e Qua)
La portanza però non dipende solo dalla velocità. Avrete sicuramente notato che gli aerei si comandano con delle superfici mobili (alettoni ecc, ne parleremo fra un po’). Questo sfrutta una caratteristica dei profili alari, ovvero di modificare la portanza a seconda dell’angolo che l’ala forma con il flusso d’aria che la investe. Aumentando la portanza solo su un’ala, ad esempio, si causa la rotazione dell’aereo (rollio).
Sembra complicato? Non lo è: pensate sempre di tenere la mano fuori dal finestrino della macchina, parallela alla strada.
(disclaimer: operazione da compiere solo da passeggero e comunque in strade libere da ostacoli laterali; declino ogni responsabilità e non incoraggio questa pratica)
Se inclinate di poco la mano inizierete a sentire una forza che tende a far salire il braccio. State sperimentando la portanza: più inclinate la mano, più la forza diventa difficile da contrastare.
Ad un certo punto però sentirete che la forza che spinge verso l’alto è quasi sparita, e prevale la resistenza. La vostra mano è entrata in stallo, e se non fosse attaccata al vostro braccio cadrebbe in strada.
La resistenza, come dicevamo prima, è quella forza che si oppone al moto dell’aereo, e che agisce nella stessa direzione del flusso d’aria che lo investe (per quelli di voi più tecnici, è la componente della forza aerodinamica che compie lavoro). Per vincere questa forza si usano i motori: ecco perché gli aerei una volta in quota non spengono tutto per risparmiare carburante (come lessi su Topolino ormai qualche decade fa): la resistenza tenderebbe a far perdere velocità all’aereo gradualmente, riducendo quindi la portanza e costringendo l’aereo a scendere (ma di questo parleremo più approfonditamente più avanti, nei prossimi articoli).
Piccoli approfondimenti per i più temerari:
… e un breve video di un profilo alare in galleria del vento, con il flusso d’aria messo in evidenza da linee di fumo.
Quante volte da passeggeri avete avuto l’impressione che la corsa di decollo non finisse più, e di avere la sensazione che una volta staccate le ruote la pista fosse appena finita?
Ok, siamo decollati qualche post fa. Stiamo salendo con i motori al massimo, ma il controllore ci informa che dobbiamo mantenere una certa quota per ragioni di traffico. Con la massima naturalezza abbassiamo il muso, riduciamo la potenza erogata dai motori e manteniamo la quota (“livelliamo” l’aeroplano).