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AERODINAMICA 5

Aerei di carta
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La stabilità del velivolo - 2


Dopo aver visto la stabilità longitudinate (attorno all'asse trasversale), vediamo ora la stabilità trasversale (attorno all'asse longitudinale o di rollio) e la stabilità laterale (attorno all'asse verticale o di virata).

La stabilità intorno all'asse longitudinale (stabilità trasversale, rollio)

Per modelli in volo libero, senza cioè possibilità di guida, questa è una importante stabilità da garantire. Occorre che se una perturbazione esterna fa abbassare un'ala, il velivolo sviluppi di per sè un momento contrario che lo riporti in linea. Anche i velivoli con pilota devono comunque essere "naturalmente" stabili, sebbene una eccessiva stabilità si opponga ai comandi del pilota.
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In funzione del tipo di velivolo e della sua velocità, questa stabilità viene ottenuta in base a principi diversi. Qui si illustrano due casi semplificati, a livello modellistico, senza giustificarli teoricamente, in quanto questa giustificazione è più complessa di quanto possa a tutta prima apparire. Questo tipo di stabilità comprende anche la stabilità alla derapata.
Per aerei ad ala alta il diedro può essere piccolo o nullo, per aerei ad ala bassa l'angolo diedro d è dell'ordine di 5 o 6 gradi. Ali ad estremità rialzate hanno lo stesso effetto, ma l'algolo richiesto è di norma superiore.
Anche le ali a freccia (in pianta) hanno un effetto stabilizzante per alte velocità (a partire da velocità subsonoche alte) al punto che alcuni modelli hanno addirittura diedro negativo per aumentarne la manovrabilità.
Ovviamente nel campo degli aerei di carta i fenomeni aerodinamici sarebbero tutti da studiare e sperimentare, dato il piccolissimo numero di Reynold, le forti differenze di regime di funzionamento (laminare / turbolento), che in questo caso è supponibile sia molto più laminare, nonchè le limitatissime possibilità di precisione, che solo qualitativamente permettono di riferirsi a calcoli teorici o a risultati sperimentali seppure ottenuti a numeri di Reynols relativamente piccoli.
Per i modellisti "a motore" che si occupano di volo vincolato circolare un punto base circa a questa stabilità è di compensare il peso e la resistenza aerodinamica dei fili di contollo. Per una compensazione approssimativa non esatta il sottoscritto ha perso una splendida riproduzione del triplano FOKKER Dr1 al suo primo volo (per forza, quando te ne accorgi è già troppo tardi).

La stabilità intorno all'asse verticale (stabilità laterale, imbardata)

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Anche in questo caso il fenomeno è piuttosto complesso, comunque una soluzione con giustificazione intuitiva è data e rappresentata in figura (sostenuta anche dal fatto che tutti gli aerei la adottano, a volte con qualche modifica di implementazione, non di sostanza). L'aereo è dotato di una deriva o impennaggio verticale, in coda. Questa è una vera e propria ala verticale, con profilo simmetrico, che durante il volo non perturbato si trova ad incidenza di 0 gradi rispetto al flusso. In queste condizioni l'unica forza aerodinamica sviluppata dall'impennagio verticale è una data resistenza al moto. Se una perturbazione esterna interviene a modificare la direzione dell'asse del velivolo rispetto alla velocità, l'impennaggio verticale si trova ad avere un angolo di incidenza a rispetto al flusso, e pertanto svilupperà una data portanza P. Questa portanza, comunque, data la posizione dell'impennaggio, sarà diretta orizzontalmente, come si vede in figura. Rispetto al baricentro, questa forza di portanza ha un notevole momento, in quanto il braccio a cui è applicata è considerevole. Questo momento tende a riportare il velivolo in linea di volo. Nei modelli a volo libero, questo effetto si traduce nella tendenza del modello a disporsi "contro vento". Questo richiede una buona precisione nel montaggio della deriva, che sia ben parallela all'asse, ma soprattutto che il suo profilo sia ben simmetrico. un piccolo errore di parallelismo può far viaggiare il velivolo non perfettamente allineato. Questo simula una derapata e gli accorgimenti per la stabilità trasversale intervengono disturbando il volo. Un profilo non simmetrico, provoca una virata continua, e l'aereo tende a volare a spirale. A questo punto notiamo che, date le ridottissime dimensioni, la minuscola massa e momenti di inerzia e le ridottissime velocità di un aereo di carta, qualunque soffio di vento o micro vortice dell'aria può rappresentare un evento notevole per questo tipo di velivolo. All'esterno di solito volano bene in totale assenza di vento, anche se, in qualche caso, un opportuna corrente d'aria può fare compiere al velivolo qualche figura spettacolare. In ambiente chiuso e sufficientemente grande il volo si esprime al meglio.


casmedIl Castello Medievale al Valentino.
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casa avanti

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