Costruire con il Legno
parte quarta
Di Ron Alexander - Translated with Permission (C) EAA March 1999
Traduzione di Pietro Bruni
Nell'articolo del mese di febbraio abbiamo affrontato un dettagliato
esame dei difetti riscontrabili nel legno con particolare riferimento
all'uso del materiale per una parte critica com eil longherone.
I difetti possono peggiorare sensibilmente le caratteristiche del materiale.
E' necessario quindi porre particolare attenzione nel verificare che
il legno che si sta utilizzando sia adeguato.E' anche importante saper
eseguire un adeguato controllo perché anche se è vero
che le ditte aeronautiche eseguiranno per voi questi controlli prima
di spedire il materiale, se acquistate il legname dal falegname locale
dovrete essere in grado di eseguire le verifiche necessarie per conto
vostro. In ognio caso dovrete scartare il materiale chhe non soddisfa
la Mil Spec 6073.Questa è la raccomandazione principale.E' possibile
costruire un aeroplano economizzando un pò, ma vi sono parti
in cui assolutamente questo non va fatto.Se state costruendo una
parte strutturale, la sicurezza viene prima dell'economia.Uno dei
problemi principali è la disponibilità di Sitka Spruce
infatti nel primo articolo della serie (Dicembre 98) abbiamo esaminato
le alternative possibili.Nei precedenti articoli abbiamo inoltre parlato
dei principali difetti da verificare. Vi consiglio di rileggerli prima
di procedere ad una verifica in particolare se vi avviate a costruire
una parte importante.
Sarebbe opportuno conoscere bene la Mil Spec 6073 e procurarsi una copia
della ANC-19 se volete affrontare per il problema in modo serio.Ma se
a questo punto avrete ancora qualche dubbio sulla qualità del
vostro materiale, è possibile eseguire un semplice test per verificarne
le qualità.
Metodo di verifica
Wayne Iso della Tennesee Enginering & Manufactoring Inc. È stato così cortese di condividere con noi (Sport Aviation - EAA) il metodo utilizzato dalla sua azienda per verificare il legno prima di inserirlo nei loro kits.Wayne taglia un provino quadrato di lato ¾" e lungo 26" .Per prima cosa verifica il peso che deve essere per il sitka spruce tra 2,8 once (79,38 gr) e 3,5 once (99,22 gr) un peso inferiore e discutibile, comunque la misurazione viene eseguita con una tolleranza di 0,1 once.Il peso del legno, anche dello stesso tipo, e molto variabile ed è influenzato principalmente dal luogo di crescita dalle dimensioni del tronco da cui proviene dall'umidità contenuta e da altri fattori.Wayne afferma che il peso è un buon indice di resistenza ma non è un indice univoco.Per una verifica più approfondita possiamo procedere come segue.E' necessario procurarsi na bilancia ed un crick idraulico o meccanico ed in ogni caso il carico applicabile non deve superare le 250 libbre (113 Kg) questo va posizionato esattamente in centro rispetto alle due guide verticali (figura 1)
prima di procedere al test, centrate la riga graduata in modo che il bordo del provino coincida con lo 0, segnate l'asse di mezzeria sul provino, la fibra del provino deve essere orizzontale.
E'consigliabile indossare degli occhiali protettivi, perché il provino potrebbe letteralmente esplodere e proiettare alcune schegge nell'area circostante.A questo punto si comincia ad applicare una pressione sul provino attraverso il crick fino a raggiungere 100 lb (circa 45 kg) si verifica a questo punto che il carico applicato (leggendolo dalla bilancia) non decresca senza diminuire la deformazione del provino, se non avviene si applica nuovamente del carico con piccoli passi, fino a quando questo avviene. Ciò indica che il provino sta cedendo a compressione.Un attento esame del provino rileverà, in corrispondenza del punto di applicazione del carico, un segno o una riga verticale sulla faccia, ciò indica una rottura a compressione e che le fibre superiori non sono più in tensione. Wayne scarta lo spruce che non arrivi almeno a 125/130 Lb di carico prima di rompersi.Di solito lo spruce resiste fino a 130/135 Lb mentre il Douglas Fir arriva fino a 165/175 lb.Questo materiale però può comunque essere utilizzato in altre parti del velivolo meno critiche del longherone.Un particolare grazie a Wayne Ison per la collaborazione nella figura 2 si vede l'apparecchiatura per il test completa.Come si vede invece in figura 3 esistono molti alternative di configurazione costruttiva per un longherone rispetto alla trave piena.Gli attacchi alari le centine ed i montanti (ove presenti) sono tutti collegati al longherone, quindi questo è un elemento della struttura, estremamente importante.Spesso si utilizza una trave ottenuta per laminazione di più tavole e spesso in corrispondenza degli attacchi e di altri elementi vengono incollati dei rinforzi. Le strutture a I ricavate per fresatura (Routed Spar) o incollando delle solette (gli elementi orizzontali) lateralmente all'anima (l'elemento verticale) queste sono dette Built-Up-Spar, oppure strutture a scatola dove gli elementi verticali sono incollati esternamente alle solette. Le strutture a I ottenute per fresatura sono comuni nei vecchi aeroplani con longheroni costruiti in Douglas Fir e lo scopo era proprio quello di ottenere una struttura leggera e resistente.Nelle strutture scatolate vengono inseriti dei diaframmi per evitare la deformazione dell'anima e possono essere anche usati come rinforzo in corrispondenza di attacchi.Spesso i bulloni di fissaggio sono inseriti in bussole di alluminio.Queste bussole garantiscono una superficie maggiore su cui distribuire il carico e riducono la possibilità di una rottura localizzata. Le bussole sono di solito inserite a pressione nel proprio foro di alloggiamento ricavato nel longherone.
Ispezionare e riparare strutture gia operative
Fino ad ora abbiamo trattato in modo abbastanza ampio, della verifica di
legno nuovo da installare.Se invece stiamo ispezionando una struttura di
un velivolo già operante. Cosa bisogna verificare in una struttura
non nuova?Come comportarsi per la verifica e la riparazione o sostituzione
di un longherone?In linea di massima le procedure di ispezione sono le medesime
che per un pezzo nuovo ,ma ci sono ovviamente alcune differenze.Spesso il
legno "vecchio" può nascondere difetti che nel materiale
nuovo sono facilmente identificabili.Questo è dovuto alla decolorazione
delle verniciature o di altri rivestimenti dovuti al loro invecchiamento.
Rotture e fratture da compressione sono a volte difficile da individuare,
ed il legno va esaminato con molta attenzione.In particolar modo vanno verificate
le zone "più basse" delle strutture.In particolar modo
se il velivolo ha una configurazione "biciclo" vanno controllate
la zona dei bordi di uscita e dove questi si connettono alla fusoliera.Spesso
lo sporco si accumula in queste zone e se si bagna l'umidità può
penetrare sotto la vernice protettiva ed intaccare le fibre.Un documento
da utilizzare come riferimento può essere la circolare 43-13. Vediamo
ora quali sono i problemi che si possono trovare.
Le Muffe.
Le muffe si generano in presenza di caldo umido, se è la loro estensione e diffusa si può rilevare anche una marcescenza del legno.
Incollaggi
Verificare con attenzione gli incollaggi , questi vanno esaminati con attenzione
e da molto vicino per verificare eventuali delaminazioni, Variazioni di
colore possono indicare un processo chimico di deperimento dell'incollaggio
e quindi la perdita dele capacità adesive.
Attenzione, le colle "resorcinoliche" come l'Aerodux devono avere
un colore scuro.
Se rilevate dei segni di deterioramento, rimuovete tutta la vernice protettiva
dalla zona interessata, questo vi permetterà un esame più
approfondito dell'incollaggio.
Verificate anche l'eventuale fuoriuscita di chiodi, questi possono essere
stati utilizzati per mantenere i pezzi in posizione durante l'incollaggio.Andrebbero
rimossi dopo la completa essicazione dell'incollaggio, ma se ciò
non è stato fatto e si rileva una fuoriuscita del chiodo questo può
indicare un movimento relativo tra i due pezzi e quindi un decadimento dell'incollaggio
e va quindi verificato.Bisogna anche verificare che non ci siano macchie
di umidità o segni di corrosione nella zona circostante il chiodo.Tutto
quanto detto per il chiodo vale anche in presenza di viti.
Ritiro del Materiale.
Bisogna porre attenzione anche al ritiro del materiale, in particola modo nelle zone circostanti gli attacchi, perché un ritiro eccessivo può diminuire la presa dei bulloni o delle viti di fissaggio.Verificare poi che in caso di zone umide o bagnate che l'umidità non sia penetrata nelle fibre.
Rotture.
E' molto importante verificare il legno in cerca di
eventuali rotture.
Il longherone va verificato per ogni eventuale segno di rottura.Utilizzare
una piccola lente di ingrandimento per verificare le zone sospette.Spesso
le rotture non sono facilmente visibili a occhio nudo. Anche se teoricamente
rotture si possono originare in qualsiasi punto di un longherone, la
zona più probabile e ovviamente la zona degli attacchi, di conseguenza
queste zona devono essere ispezionate con particolare cura, in ogni
caso un carico eccessivo può causare una rottura in un qualsiasi
punto della struttura alare.Quindi assicuratevi di aver esaminato con
molta cura tutto il longherone alla ricerca di eventuali rotture.
Giochi.
Scrollando le ali dalle estremità potrete verificare la presenza di eventuali giochi, se questi sono presenti, verificate ulteriormente la zona degli attacchi per controllare eventuali deterioramenti della zona o dei bulloni. Verificate tutti i rinforzi, spesso i longheroni hanno dei rinforzi in compensato incollati.Questi rinforzi si possono trovare anche in corrispondenza di una giuntura. E' importante verificare che i rinforzi non presentino segnali di delaminazione dal longherone. Se si evidenziano problemi queste piastre vanno rimosse e sostituite.Se la vernice protettiva o la finitura si sono deteriorate, possono svilupparsi muffi o funghi sul legno.Questi ultimi si generano in condizioni di caldo umido e se il legno è rimasto esposto a spore rilasciate da altri funghi nella zona di hangaraggio.
Marcescente.
Zone di marcescenza nel legno si possono generare da muffe o funghi laddove la vernice protettiva abbia perso la sua efficacia.Una parte che sia soggetta a questo fenomeno perde drasticamente le sue caratteristiche.Se si ha il dubbio che una zona sia interessata da questo fenomeno, si può asportare del materiale con un piccolo coltello se il materiale asportato presenta poca consistenza e si staccano facilmente pezzi di dimensioni più grandi, ciò indica che la zona sta marcendo e va sostituita.
Rotture da compressione.
Questo difetto è stato ampiamente illustrato nell'articolo precedente, in un velivolo già operativo , bisogna pero porre molta più attenzione. Questo tipo di difetto si può presentare se il velivolo è stato sottoposto ad un carico eccessivo e si presenta come una sottile linea trasversale alle fibre.Se viene rilevato questa frattura, ciò indica che le fibre hanno subito un forte stress in quella zona, ed assolutamente obbligatorio sostituire la parte interessata.
In un vecchio aeroplano,, probabilmente la maggior parte dei difetti visti negli articoli precedenti,non dovrebbe essere presente, in ogni caso non è una cattiva idea quando si effettua una ispezione verificare con attenzioni tutti i possibili difetti che si potessero presentare.Anche se è ragionevole pensare che chi ha costruito il velivolo si sia preoccupato a suo tempo di questi problemi è anche vero che probabilmente stiamo eseguendo una ispezione su zona che poi non potremo verificare più per parecchie ore di volo in particolare se al velivolo state rinnovando il rivestimento.
Ispezione annuale
Un altro momento importante è l'ispezione annuale.Bisogna rimuovere gli sportelli di ispezione e cercare di verificare le strutture attraverso questi, spesso in zone poco illuminate e non sempre questa operazione di facile espletamento.Utilizzare uan fonte di luce e degli specchietti per verificare queste zone è una buona norma.Come già detto questa è una operazione che presente delle difficoltà e di conseguenza andrà posta ancora più cura nella sue esecuzione.Ovviamente se si riscontrano dei difetti potete eseguire la riparazione se il velivolo è un homebuilt.A questo scopo vi consiglio di procuravi prima la AC 43-13 e di studiarla con attenzione. In questo documento troverete le metodologie per effettuare riparazioni e giunture.Un longherone può essere riparato conuna giuntura in un punto qualsiasi tranne che in zone circostanti degli attacchi.Spesso delle rotture si possono localizzare in corrispondenza di placche di rinforzo, questo può essere causato, in un clima molto secco da un eccessivo ritiro del materiale. Di solito la rottura comincia al disotto del rinforzo, in particolar modo se vi è un foro per un bullone, e si propaga in entrambe le direzioni. La presenza di una rottura non implica obbligatoriamente la sostituzione del pezzo.La AC 43-13 stabilisce che se la rottura non è troppo estesa e troppo vicina alle estremità può essere riparata mediante l'applicazione di un rinforzo in compensato questo deve avere uno spessore sufficiente a ripristinare le caratteristiche di resistenza necessarie e si deve estendere oltre la zona interessata dalla frattura come specificato nella AC 43-13. Lo stesso documento come effettuare la riparazione stessa.Questa soluzione NON è applicabile in zone interessate dagli attacchi. Va da se che queste comunque sono riparazioni di una certa importanza e vanno effettuate da persone che abbiano una buona esperienza, come d'altra parte accade negli aerei di produzione industriale, dove solo un operatore certificato può provvedere a riparazioni di questo tipo.Su un autocostruito sebbene il costruttore sia la persona autorizzata, sarebbe un buona idea, se in mancanza di esperienza, si facesse aiutare e consigliare da persone con un maggior bagaglio tecnico specifico.Con questo articolo terminiamo la parte sullo Spruce e sui suoi possibili sostituti.Nel prossimo ed ultimo articolo tratteremo di compensati.