GLI ALETTONI DI UN AEREO

Gli alettoni di un aereo servono a ruotare il velivolo attorno all'asse di rollio.

Per avere pieno controllo di un velivolo, e` necessario poter controllare le rotazioni attorno ai tre assi principali:

• Equilibratore → asse di beccheggio (pitch). Possiamo muovere su e giu` il naso, beccheggiare appunto

• Timone → asse di imbardata (yaw). Possiamo muovere il naso a destra e sinistra;

• Alettoni → asse di rollio (roll). Possiamo buttare giu` un'ala e alzare l'altra.

Quando il pilota muove la cloche a destra, l'alettone destro ruota in su, quello sinistro in giu`. Il flusso aerodinamico genera una forza su ciascun alettone (una coppia di forze) e il velivolo ruota: l'ala destra scende, la sinistra sale. Quando il pilota muove la cloche verso sinistra, succede il contrario.

Hai mai provato a mettere la mano fuori dal finestrino in auto e incominciare ad inclinarla? a seconda della direzione in cui la inclini, viene spinta verso l'alto o verso il basso.

Se non lo hai mai fatto prova, ma mentre guida qualcun altro!

Il principio qui e` lo stesso.

Gli alettoni sono incernierati alla struttura alare in corrispondenza del bordo di uscita e vengono attuati tramite martinetti idraulici (cilindro-pistone). Il sistema idraulico di un velivolo lavora a pressioni superiori ai 200 bar, viste le forze necessarie a muovere le superfici di controllo ad elevate velocita`.

Hai mai provato a mettere la mano fuori dal finestrino di un aereo? Non lo fare!

Gli alettoni di un aereo sono tra le parti meno efficienti dal punto di vista aerodinamico: la loro forma, rettangolare vista dall'alto, fa si che nel momento in cui vengono inclinati generano una discontinuita` geometrica, la quale fa si che si generino dei vortici che peggiorano l'efficienza aerodinamica.

L'aereo e` visto da dietro. L'ideale sarebbe invece avere alettoni di questo tipo.

Come facciamo a realizzarli? E` una delle sfide piu` grandi per le strutture aeronautiche.

Il concetto e` quello di Morphing Structure.

L'idea e` quella di costruire ali molto deformabili, e di far cambiare loro forma a seconda della situazione di volo mantenendo una continuita` geometrica, ottimizzando cosi` le performance aerodinamiche in ogni singola fase di volo, come fanno gli uccelli.

Quest'oggi siamo in grado di ottimizzare al massimo due fasi di volo (decollo e crociera). Nelle restanti fasi l'efficienza aerodinamica non e` il massimo. Detto in parole semplici, consumiamo piu` di quanto dovremmo.

Per fare cio`, e` necessario stravolgere completamente la progettazione tradizionale di un`ala (struttura, materiali, sistema di attuazione) e per ora questa tecnologia e` solamente oggetto di ricerca nel campo aeronautico.

      

https://www.youtube.com/watch?v=CSMDNl5lews

In F1 , invece, ci sono gia` delle applicazioni: gli alettoni (che hanno una funzione diversa da quelli di un aereo e servono a creare deportanza, a spingere la vettura verso il suolo sotto l'azione del flusso aerodinamico, di modo da aumentare la reazione normale del suolo stesso ed aumentare cosi` la forza di attrito in curva), sono costruiti con una particolare sequenza di impaccamento delle lamine di fibra di carbonio.

In rettilineo, sotto l'azione del forte carico aerodinamico (della forza generata dall'aria insomma), l'alettone si deforma diminuendo angolo di incidenza, con una conseguente riduzione di resistenza e maggiori velocita`. Quando la vettura rallenta avvicinandosi a una curva, il carico aerodinamico diminuisce, l'alettone torna verso la posizione di partenza aumentando l'angolo di incidenza, generando piu` deportanza, e quindi piu` attrito con l'asfalto in curva.

Un altro concetto molto importante che riguarda gli alettoni degli aerei e` quello della perdita di efficacia degli alettoni a causa della flessibilita` dell'ala.

Senza farla troppo complicata: quando usiamo gli alettoni, generiamo una coppia di forze, che fanno si` ruotare il velivolo ma fanno anche flettere l'ala. La flessione dell'ala fa perdere efficacia agli alettoni. Ci aspetteremmo che gli alettoni generino una certa forza e invece generano una forza minore, a causa del fatto che l'ala flette. Questo fenomeno diventa sempre piu` importante all'aumentare della velocita`.

Se l'ala e` troppo flessibile avviene un fenomeno detto inversione dei comandi: il velivolo ruota esattamente al contrario rispetto a come vorrebbe il pilota. Questo va assolutamente evitato e costituisce uno dei numerosi vincoli da tenere in considerazione nella fase di progettazione di un'ala.

Le ali dei velivoli moderni sono molto flessibili, lo spostamento della punta alare del B787 ha raggiunto, in fase di test, 8 metri.

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