La Stampa - Consultazione Archivio

Ala e propulsione, funzioni divise Ala e propulsione, funzioni divise Che cosa ha inventato l'uomo nel progettare l'aeroplano m ASSIDUA presenza di voli d'uccelli nella divulgazione televisiva stimola una rilettura del volo animale coi i criteri del volo meccanico e rivela significativi tratti di convergenza della tecnica verso le soluzioni affinate nelle gallerie del vento della Natura. La gamma delle immagini offerte dal video va dal maestoso spiralare di rapaci che, ad ali immobili, salgono nel cuore delle correnti ascensionali, al frullio vorticoso (50 battiti al secondo) del colibrì, appeso in aria, «a punto fisso», sulla corolla di un fiore. Tra questi due estremi, riflessi in chiave meccanica del volo dell'aliante e dell'elicottero, il battito ritmato di tutte le specie che, in unico organo, l'ala, realizzano una sintesi invidiabile per eleganza ed efficienza, tra sostentazione e propulsione. Aggirando i problemi di questa perfezione, nel suo assalto al cielo, l'uomo ha disgiunto le due funzioni attribuendo all'ala fissa dell'aereo la funzione sostentatrice e all'elica (o al getto) quella propulsiva. Con il suo battito l'ala degli uccelli soddisfa invece contemporaneamente l'esigenza di reggere il peso e di trasportarlo nella corsa. Per afferrarne il meccanismo conviene riferirsi ad una specie tipica. Osserviamo un gabbiano in volo a velocità di crociera: la parte interna dell'ala - il «braccio» più vicino al corpo dell'uccello, la zona coperta dalle penne secondarie - durante la battuta e la risalita effettua oscillazioni di modesta entità, l'angolazione di questa parte della superficie alare rispetto alla traiettoria di volo si mantiene pressoché costante e dell'ordine di pochi gradi. Si può concludere che questa parte dell'ala svolge essenzialmente la funzione di superficie portante, proprio come l'ala fissa di un aereo. Invece la zona esterna dell'ala - quella che dal «polso» si protende verso l'estremità ed è ctenominata la «mano» - è soggetta a forti escursioni sul piano verticale. Essa fornisce la spinta torcendosi in avanti durante la battuta ed indietro durante la risalita. Questa ciclica variazione di assetto dell'ala esterna - che nelle pale dell'elicottero è risolta da una sofisticata e rigida meccanica nell'uccello è facilitata dalla plasticità dei tessuti e favorita dalla geometria e dalla natura aeroelastica delle penne remiganti che la rivestono. Esse si estendono nella battuta aumentando la superfìcie efficace e l'inclinazione in avanti del profilo, si aprono a persiana nella risalita riducendo la portanza negativa che accompagna la generazione della spinta in questa fase del ciclo. Per la transizione dal volo di crociera ai regimi lenti di atterraggio e di decollo il progettista degli uccelli ha messo in atto dispositivi risco- perù nel tempo anche dai progettisti degli aerei. Oltre al carrello retrattile, invenzione prettamente ornitologica - usato anche come aerofreno per ridurre la velocità di avvicinamento e come «booster» o acceleratore in decollo - le immagini televisive evidenziano apparati che aumentano la sostentazione nel volo lento facilitando atterramento ed involo. Ricordiamo anzitutto 1'alula, situata sul bordo anteriore dell'ala, al punto di congiunzione tra ala interna ed ala estema. Alle basse velocità l'alida si solleva originando una fessura; al suo interno si crea una corrente che ritarda lo stallo. Sugli aerei si chiama aletta Handley-Page dal nome del costruttore inglese che ne introdusse l'uso negli Anni 20. I flap del bordo d'attacco ritardano la perdita di portanza alle grandi incidenze. Compaiono su diversi aerei da trasporto a cominciare dagli Anni 50 e consentono di ridurre la velocità di atterraggio. I generatori di turbolenza: sulla superficie superiore dell'ala si notano spesso delle piume che si sollevano ai forti angoli d'attacco. Ritardano lo stallo con funzione analoga a quella dei generatori di vortici installati sulle ali di molti aerei, ad esempio i Boeing 707 degli Anni 60. In grande evidenza è l'estremità sfrangiata delle ali: specie nei rapaci terrestri che privilegiano la leggerezza (utile nei lunghi appostamenti stazionari) sull'efficienza (che riduce l'energia spesa nei lunghi trasferimenti) le ali si presentano corte e larghe; in aerotecnica si definiscono ali di basso allungamento. Per compensare almeno in parte la perdita d'efficienza dovuta al basso allungamento, le penne primarie dei rapaci si aprono a ventaglio, come le dita di una mano, recuperando sostentazione e spinta dai vortici parassiti che si staccano dalle largne estremità delle ali. Dispositivi strutturalmente semplificati (winglets), ma con funzione analoga, vengono oggi applicati alle estremità alari ai alianti ed aerei. Più in generale l'ala degli uccelli evidenzia la grande variabilità della sua forma e della sua superfìcie. Tutti gli elementi da cui è costituita contribuiscono ad una plasticità continua ed infinita di configura¬ zioni, ciascuna delle quali e la più adatta per il particolare momento del volo e risolve il problema di minimizzare le sollecitazioni e quindi il peso ed i consumi energetici. L'ala meccanica, resa variabile con la rotazione e la retrazione locale di alcuni limitati elementi (alettoni, ipersostentatori, diruttori) o addirittura con la sua rotazione all'indietro (ala a freccia comandata) resta ancora una rudimentale copia della soluzione naturale: una distanza che la tecnica della geometria variabile sta tentando di accorciare. Anche le numerose; innervazioni che nell'uccello portano ai muscoli locali l'ordine di assumere la configurazione ottimale per la condizione di volo in atto trovano riscontro funzionale nella tecnica del controllo attivo (sensori periferici, computer e comandi a filo) adottata oggi in sede di progetto, come fattore chiave nel disegno dell'aeroplano. Restano comunque stabilità e controllo della traiettoria - i principali ostacoli ai primi voli dei Lilienthal e dei Wright - il maggior vanto del progettista degli uccelli. Osservare imo stormo di gabbiani, veleggiamento statico e dinamico, picchiate alla velocità limite con richiamate mozzafiato, stallo e vite in formazione, è uno spettacolo da Oscar dell'acrobazia. Mario Bernardi Ma neppure i velivoli acrobatici riescono ad avvicinarsi alle evoluzioni di un gabbiano...