 La stabilità è una grande cosa, ma un aereo deve poter manovrare nell'aria con una certa agilità, in funzione del servizio al quale è destinato. Mentre un aereo da carico può essere molto stabile, un aereo acrobatico deve esserlo di meno. Si esaminano i comandi aerodinamici per il volo (unici di interesse per aerei senza motore e organi di atteraggio). È vero che gli aerei in volo libero non sono comandabili, ma è bene conoscere gli effetti dei comandi aerodinamici tanto per il centraggio quanto per "organizzare" il volo dell'aereo. In una pagina successiva si vedrà come utilizzarli. Suddividiamo i comandi in principali (quelli che governano i movimenti attorno ai tre assi principali) e ausiliari (quelli che sono richiesti per particolari condizioni di volo, e che erano assenti sui primi aerei che hanno volato). La figura illustra l'ubicazione tipica delle superfici che attuano i vari comandi. I comandi ausiliari sono indicati con superfici a tratteggio. I profili mostrano i comandi "a lavoro". I comandi principali o fondamentali Dal primo aereo dei fratelli Wright questi comandi sono sempre stati presenti, anche se a volte realizzati con tecniche diverse da quelle che vengono illustrate qui. Si è detto che questi comandi sono stati e sono sempre presenti. Questo è valido per gli aerei veri. I vecchi modellisti ricordano i modelli radiocomandati "a due canali", che utilizzavano solo due dei tre comandi principali (ovviamente non erano modelli acrobatici). Dopo aver descritto i comandi, vedremo come questo è possibile. Notiamo poi che esiste la possibilità (ed è utilizzata su qualche aerreo) di "fondere" le funzioni dei piani di quota e del timone in due impennaggi a V opportunamente manovrati ed "integrati" con gli altri comandi. In questa semplice trattazione non consideriamo questa soluzione. Timoni di quota Il comando è attuato da superfici mobili ricavate dalla parte verso il bordo di uscita degli stabilizzatori, che possono ruotare verso l'alto o verso il basso. I due timoni orizzontali indicati in figura (uno per stabilizzatore) ruotano solidali. Una rotazione più o meno pronunciata verso l'alto dà al timone un profilo decisamente deportante, che altera fortemente il momento introdotto dal piano di coda. In questo modo il momento risultante fa ruotare la coda verso il basso e di conseguenza fa puntare il muso verso l'alto. Questo è il movimento a cabrare. Questa rotazione può esser mantenuta solo se la potenza disponibile è sufficiente, ed in questo caso il velivolo può compiere un giro completo (looping). Se il modello è senza motore, in questo modo perde rapidamente velocità. Si vedrà in maggiore dettaglio questo aspetto parlando di energia del modello. Se, al contrario, le superfici mobili ruotano verso il basso, il profilo dello stabilizzatore diventa molto portante ed il momento che si genera fatà sollevare la coda e puntare il muso verso il basso. Questo è il movimento a picchiare. Se il comando viene mantenuto in questa posizione, la rotazione continua (se l'aereo è sufficientemente alto da non arrivare a terra prima) finchè l'aereo si capovolge. A questo punto il movimento lo farebbe risalire e con potenza sufficiente potrebbe essere fatto anche un giro completo (looping rovescio). Valgono le considerazioni precedenti, con l'aggiunta che, con aereo capovolto, il profilo alare, capovolto anch'esso, svilupperebbe la sua portanza verso il basso. Occorre che il timone di quota sia in assetto tale da garantire una opportuna incidenza dell'ala per mantenere la portanza rivolta in alto. Questo comando è, di solito, l'unico presente sugli aeromodelli in volo vincolato circolare. Alettoni Sono superfici mobili, incernierate come i timoni di quota, ricavate dai bordi di uscita delle ali, verso le loro estremità. A differenza dei timoni di quota, queste superfici si muovono sempre in opposizione, nel senso che mentre una ruota verso l'alto, l'altra contemporaneamente ruota verso il basso. La parte esterna dell'ala il cui alettone ruota verso l'alto diminuisce, annulla o inverte la sua portanza, e la portanza totale dell'ala risulta quindi più o meno ridotta. Anche il punto di applicazione della portanza dell'ala si avvicina all'asse longitudinale dell'aereo. Viceversa per l'altra ala, la portanza della sua parte esterna sale a causa dell'abbassarsi dell'alettone, che altera in questo senso il profilo alare della parte esterna interessata, e sale anche la portanza totale dell'ala. Il suo punto di applicazione, poi, si sposta allontanandosi dall'asse longitudinale dell'aereo. Sul velivolo si genera pertanto un momento che fà abbassate l'ala il cui alettone si è sollevato, ed alzare l'altra. Se il comando viene mantenuto, il velivolo continua a ruotare e si dispone dapprima a coltello e poi capovolto, fino a tornare nella posizione di partenza (tonneau). In realtà se la manovra non è corretta da altri comandi, non aviene una rotazione attorno ad una linea retta, in quanto anche la portanza ruota assieme all'aereo, mentre la sua forza peso rimane diretta verso il basso. Timone di direzione Anche in questo caso la parte posteriore dell'impennaggio verticale è incernierata in modo da poter ruotare verso destra o verso sinistra. Questo impennaggio ha sempre profilo simmetrico in modo da non sviluppare forze trasversali quando l'aereo è in linea di volo corretta. Se il timone viene girato a destra, il profilo si modifica in modo da generare una "portanza" orizzontale verso sinistra. Il momento che ne deriva fa ruotare la coda a sinistra attorno all'asse verticale del velivolo e puntare il muso verso destra. Viceversa succede quando il timone è ruotato verso sinistra. Ma il dimone da solo può non bastare a far fare all'aereo una corretta virata, e questo lo vediamo ora. Virata corretta 
La prima delle figure qui a fianco indica che cosa succede azionando il timone di direzione da solo. Il velivolo tende a girare attorno al suo asse baricentrico verticale mantenendosi approssimativamente orizzontale. Si genera sempre, a causa della virata, una forza centrifuga che si oppone alla rotazione e che tende a fare derapare il velivolo. L'accelerazione di gravità risultante, avvertita a bordo del velivolo, non è più diretta verso il pavimento e questo provoca una sgradevole senzazione di sbandamento. La potranza non è più allineata alla forza totale da compensare. La seconda figura indica come avviene una corretta virata, in cui il velivolo viene opportunamente inclinato dalla parte della virata. In questo modo la risultante della forza peso e della forza centrifuga rimane diretta verso il pavimento, ed allineata alla portanza. Poiché la forza risultante tra peso e centrifuga è superiore alla forza peso che era compensata dalla portanza prima della virata, occorre anche incrementare la portanza con un piccolo comando "a cabrare". Occorre quindi un'azione coordinata di tutti e tre i comandi principali. Volo "a due canali" Come vola allora un modello radiocomandato a due soli canali? Qui si distinguono due tipi di modello: ad ala alta e ad ala bassa, e si considera che sul modello non ci sono passeggeri che si possano lamentare. Con ala alta si possono usare i timoni di quota ed il timone di direzione. In questo caso la forza centrifuga della virata tende di per sè ad inclinare opportunamente il modello, ed occorre, come visto sopra, un piccolo incremento di portanza. Con ala bassa, invece, i soli timoni possono provocare un volo piuttosto "avventuroso" come visto sopra. Allora conviene avere a disposizione i timoni di quota e gli alettoni, lasciando fisso il timone di direzione. Il meccanismo (semplificato) che provoca la virata è il seguente: Inclinando, ad esempio a destra, il velivolo in volo rettilineo la portanza si orienta in alto a destra, come nella seconda figura precedente, ma in questo caso l'aereo non stà ancora virando, quindi non vi è ancora forza centrifuga. Per mantenere costante la componente verticale della portanza, questa viene lievemente incrementata agendo sui timoni di quota "a salire". La componente laterale della portanza tende a spostare a destra l'aereo e questo provoca una variazione di incidenza del flusso d'aria sul timone direzionale (fisso), che pertanto sviluppa una forza che tende a spingere la coda a sinistra e quindi a far puntare il muso a destra. L'aereo ruota quindi a destra ed allora si genera la forza centrifuga di cui sopra. La virata prosegue sulla traiettoria di equilibrio tra forza centrifuga e componente orizzontale della portanza. I comandi ausiliari Si è detto che questi comandi servono a migliorare le prestazioni del velivolo e vengono usati solo in determinate circostanze. Nel volo normale restano a riposo, a differenza di quelli principali, i quali sono sempre attivi nel mantenere il velivolo in assetto di volo. Ipersostentatori Vi sono molti modi diversi di realizzare gli ipersostentatori, il cui scopo è indicato dal loro nome. Servono a creare le condizioni per poter aumentare la portanza dell'ala ad una data velocità. Agiscono quindi o ritardando lo stallo del profilo ad alte incidenze o modificando il profilo in uno più portante, o producendo i due effetti contemporaneamente. Il metodo di ipersostentazione indicato nella figura iniziale è il più semplice e viene realizzato con due superfici analoghe agli alettoni, ma di solito più estese in larghezza, che trovano posto verso il bordo di uscita dell'ala nella parte vicino alla fusoliera, lasciata libera dagli alettoni. A differenza di questi, gli ipersostentatori si muovono in modo solidale. A riposo completano semplicemente il profilo alare, a lavoro possono ruotare di più o di meno ma solo verso il basso. Il loro azionamento modifica il profilo, che diviene più portante nella sezione d'ala interessata, ma anche con maggiore resistenza aerodinamica. Il loro uso è normalmente nelle fasi di decollo e di atterraggio. Nella fase di decollo solo il primo effetto è utile, mentre l'aumento di resistenza è un effetto indesiderato. L'aumento di portanza infatti permette all'aereo di alzarsi a velocità inferiore, mentre l'aumento di resistenza limita l'accelerazione in questa fase. In decollo la loro posizione ottimale di compromesso è quella di una "apertura" ridotta. In atterraggio sono invece utili ambedue gli effetti di aumento di portanza a bassa velocità e decelerazione. Vengono quindi azionati al massimo della loro apertura, in particolare nell'ultima fase che precede il contatto con la pista. Diruttori (e freni di picchiata, freni aerodinamici) I diruttori sono superfici che a riposo sono "annegate" nell'estradosso delle ali e che quado vengono azionati si sollevano contro il flusso provocando la rottura dei fliletti fluidi ed una turbolenza il cui effetto è quello di ridurre decisamente la portanza ed aumentare la resistenza. Rendono cioè l'ala molto meno "efficiente". Questo effetto, indesiderato nel volo normale, può rendersi utile quando un velivolo debba rapidamente perdere quota. Se infatti questo venisse fatto con una picchiata, un fenomeno inevitabile e spesso indesiderato sarebbe un forte aumento della velocità (oltre che una scomoda posizione per i passeggeri eventuali). Con i diruttori l'aereo scende senza accelerare eccessivamente ed in assetto più accettabile. Un altro uso comune è in atterraggio: quando l'aereo tocca la pista, con velocità ancora sostenuta (fino ad un istante prima era in volo) un colpo di vento o la reazione del carrello potrebbero rimandarlo in aria con un indesiderabilissimo rimbalzo. L'apertura dei diruttori, riducendo drasticamente la portanza, fa sì che l'aereo non abbia più energia sufficiente a rimbalzare. Inoltre la resistenza introdotta facilita la decelerazione sulla pista. Simili ai diruttori ma diversi per funzione sono i freni di picchiata o aerofreni, che non hanno lo scopo di ridurre la portanza, ma solo di aumentare la resistenza aerodinamica (famosi quelli utilizzati dai bombardieri in picchiata per rallentare la fine della picchiata e permettere al pilota di prendere la mira sul bersaglio). A differenza dei diruttori, la superfice che si apre contro il flusso è tenuta da braccetti che la distanziano dall'estradosso in modo da alterare di poco i filetti fluidi. I comandi automatici Una prima categoria di questi comandi è stata utilizzata su vecchi aerei e consisteva in strutture che intervenivano autoaticamente in base alle condizioni di volo. Non ho notizie di utilizzazione attuale. Alcuni biplani, ad esempio, erano dotati di ipersostentarori ad apertura automatica. Erano tenuti aperti da elastici quando l'aereo era fermo o a bassa velocità. Quando la velocità aumentava a sufficienza, la pressione aerodinamica su di essi ne provocava la chiusura. Si riaprivano al diminuire della velocità e quini dell'azione aerodinamica. Un'altra applicazione pensata e sperimentata ma poi non impiegata fu quella di freni di picchiata su alianti "da bombardamento", azionati dalla pressione dinamica data dalla velocità che l'aliante poteva raggiungere in picchiata. L'attuale uso dei comandi automatici è legato alla navigazione automatica sotto il controllo degli strumenti di bordo, tanto autonomi quanto associati ai radio-fari a terra (VOR - VORTAC - ILS). Non ho notizie di uso di comandi automatici in campo modellistico. Io ne ho realizzato un impiego, mai sperimentatato (il relativo aereo è appeso al chiodo ormai da parecchi anni). Si tratta di un aereo in volo vincolato circolare che utilizza l'intensità della forza centrifuga per azionare ipersostentatori e giri del motore. Non ho idea di come e se potrebbe funzionare. Il principio è semplice: la squadretta a cui sono connessi i fili di comando è montata su di una slitta tenuta da molle in compressione parziale. Quano la forza centrifuga supera la forza applicata dalle molle alla slitta questa si sposta e dapprima chiude gli ipersostentatori e poi riduce lievemente il motore. Se il principio può funzionare, ho sempre avuto seri dubbi sulla realizzazione specifica (ed è per questo che il modello ha finito per rimanere attaccato al chiodo). |
Torino. Galleria Subalpina.. 
