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Molte delle persone che si accostano al mondo del volo, lo fanno attribuendo agli aerei caratteristiche magiche per ciò che riguarda il loro sostentamento in aria. Con questa sezione, dedicata alla comprensione delle leggi fisiche che permettono il volo, si vogliono chiarire alcuni concetti fondamentali necessari alla comprensione dei principi, che forse non sempre sono conosciuti da coloro che  si appassionano al mondo degli aeroplani.

Si comincia........

La fisica del volo

Tutto l'Universo è regolato da forze,  e dunque anche sugli aerei vengono esercitate delle forze. 

Ma quante sono e di quale tipo?

 Beh, facendo un rapido conteggio sono quattro ed ora le andremo ad esaminare una per una. Iniziamo da quella che è riscontrabile nel modo più semplice possibile: la Forza di Gravità (la caduta dei gravi è dovuta a questa forza che tiene conto dell'attrazione fra due corpi, nel nostro caso della Terra e dell'oggetto che si lascia cadere). Questa Forza attira tutti gli oggetti a terra e dunque anche gli aerei. Ma se essi riescono a rimanere librati in aria vi dovrà essere un'altra forza che bilancia quella di gravità: questa forza si chiama Portanza (definita anche come "spinta ascensionale" ovvero come una forza che contrasta il peso e dunque la Forza di Gravità). Per comprendere meglio quanto detto facciamo una schematizzazione delle forze applicandole ad un corpo. La Forza di Gravità spinge il corpo verso il basso, mentre la sua superficie tende ad opporsi, ovvero si crea la Portanza, il che applicato ad una piuma diventa visibile in modo macroscopico. Ma ci restano ancora due Forze da prendere in considerazione: la Spinta, ovvero la Forza di traslazione, cioè quella forza che permette al corpo di muoversi. Nel caso di un aereo si identifica con la spinta propulsiva dei motori, e nel caso del corpo potrebbe essere la forza del braccio, se immaginassimo di lanciarlo. In fine la Resistenza, che  nel caso del nostro corpo è rappresentata dall'aria che si oppone al lancio del grave, che relativamente a quest'ultimo non si avverte, ma lanciando la piuma tornerebbe ad essere rilevabile macroscopicamente e questo perché la piuma risente dell'opposizione del "muro" d'aria contro cui viene scagliata. Per rendere l'effetto della Resistenza il meno influente possibile durante il volo, esiste una scienza, l'Aerodinamica, che provvede alla minimizzazione di questa Forza.

RICAPITOLANDO: le forze che interagiscono durante il volo di un velivolo sono quattro: Gravità, Portanza, Spinta e Resistenza. Viene fatto notare che esse seguono il Terzo Principio della Dinamica: "Ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria". Per tanto alla Forza di Gravità si oppone la Portanza e alla Spinta si oppone la Resistenza. Schematizzando il tutto vedremo una situazione simile a quella illustrata nella seconda immagine.

Fino a questo momento ci siamo occupati delle Forze che agiscono sul velivolo, ma cosa dire del mezzo (per mezzo si intende l'aria) in cui l'aereo si trova immerso?

Sicuramente esso ha una importanza  fondamentale perché come vedremo è colui che permette il sostentamento del velivolo. Se parliamo del mezzo, si parla dell'aria e parlando dell'aria si parlerà della Portanza, in quanto questa forza è generata dal passaggio dell'aria sulle ali. Questo passaggio è codificato dal Principio di Bernoulli il quale tiene conto della velocità e della pressione del flusso, nel caso specifico dell'aereo esso è un flusso d'aria. Tale principio è rilevabile applicato ad un aereo secondo le modalità di seguito descritte. La superficie superiore dell'ala è più curva e quindi più lunga di quella inferiore. Dal momento che l'aereo si muove in aria, essa devrà muoversi sia sopra che sotto l'ala nello stesso intervallo di tempo. L'aria che passa sopra l'ala deve coprire una distanza maggiore e quindi dovrà muoversi più velocemente dell'aria che passa sotto. In base al Principio di Bernoulli, questa differenza di velocità crea una pressione maggiore sotto l'ala e una pressione minore sopra. L'alta pressione sotto le ali genera la Portanza. Ci sono due conseguenze del Principio di Bernoulli che influiscono sulle prestazioni di un aereo: la prima legata alla velocità, che tanto è più  elevata tanto più sarà maggiore  la differenza di pressione e più grande sarà la portanza a disposizione; la seconda relativa all'altitudine. Ad alta quota essendoci una densità minore dell'aria si genera una pressione minore e dunque  si ha meno portanza, fino ad arrivare ad una soglia di densità minima. Tale valore di densità si trova ad una particolare altitudine chiamata quota di tangenza pratica. 

Abbiamo constatato la grande importanza delle ali, e dunque vogliamo dare delle ulteriori informazioni in merito ad esse. La prima è l'inclinazione che le ali hanno rispetto alla fusoliera, esse sono orientate verso l'alto, formando così un angolo che risulta essere quello con cui l'ala taglia l'aria, definito con il nome di Angolo di Attacco (in gergo AdA). 

L'inclinazione delle ali rispetto al corpo del velivolo genera una portanza tanto maggiore, quanto è maggiore l'AdA. Quando un aeroplano vola parallelo al suolo il suo AdA sarà basso, mentre durante la cabrata (manovra di volo che si effettua alzando notevolmente, ovvero "impennando", il muso dell'aereo) le ali incontrano il flusso d'aria con un AdA più alto. In definitiva maggiore è l'AdA  maggiore sarà la portanza. Questo è vero, però, fino ad un certo punto, fin quando il flusso d'aria non viene disgregato, dopo questo punto limite si entra nella situazione di stallo.

Quando l'aeroplano entra in stallo cessa la spinta ascensionale della portanza il che determina il sopravvento della Forza di Gravità, portando  il velivolo a precipitare in caduta libera.

Altre importanti considerazioni si possono effettuare in merito alla velocità. Si possono distinguere due epoche della storia del volo: quella della propulsione a elica e turboelica e quella della turbo reazione. Nella prima la velocità non arriva mai a superare la velocità che raggiunge un onda sonora da noi percepibile. Tale valore fissato in 340 metri/secondo (1224 Km/h  definita Mach 1) è  considerato un muro. Solo con l'avvento della turbo reazione è stato possibile abbatterlo. I turboreattori capaci di avvicinarsi e sorpassare Mach 1 iniziarono ad essere in Italia intorno agli anni Cinquanta, di cui uno dei esempi più significativi è rappresentato dal FIAT G.91 PAN.

Molto spesso si sente parlare di Effetto G e ci chiediamo il significato di tale espressione specialmente nel caso di "accelerazione G negativa o positiva". Con tale espressione si indica l'influenza della Forza di Gravità in relazione alla velocità del velivolo.Durante un volo parallelo al suolo con velocità costante e media (circa 250 Km/h) il valore G della Forza di gravità assume il valore di 1 corrispondente all'opposto del valore dell'accelerazione gravitazionale pari a 9,81 m/s². Aumentando la velocità il valore G tenderà a diminuire. Durante una cabrata con AdA molto elevato il valore  tenderà a valori sempre più alti fino ad un massimo di 9; mentre in picchiata con AdA negativo tali valori assumeranno valenza negativa con un minimo di  -9.

Per tutti i termini che non conosci ti consiglio di avvalerti del Glossario!!!

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