PROPRIETA' ALI

LEZIONE NUMERO 1

Esaminiamo le caratteristiche aerodinamiche di un'ala avente un certo profilo, ponendola in una corrente d'aria in modo che la corda del profilo e la direzione del flusso formino un angolo che chiameremo di "incidenza relativa".

Supponiamo inoltre che sia possibile osservare il comportamento dei filetti fluidi e misurare le forze che agiscono sull'ala, il che è ciò che avviene appunto in sede sperimentale.

La presenza dell'ala provoca, nelle sue vicinanze, una perturbazione del fluido.

Infatti noteremo che nella zona anteriore dell'ala, o "monte", i filetti fluidi già cambiano la loro direzione tendendo a passare sul dorso della stessa; dopo aver superato il corpo invece, la direzione non è più quella iniziale ma è inclinata verso il basso, mentre i sistemi di misurazione indicano che l'ala sta subendo una reazione fortemente inclinata verso l'alto (Fig.1).

Fig.1

A cosa è dovuto il fenomeno ?

Torniamo alla vena fluida e consideriamola come formata da due parti, le quali passano rispettivamente sopra e sotto l'ala.

Possiamo notare che la vena superiore in virtù della posizione e della forma dell'ala, è costretta a passare per sezioni prima decrescenti e poi crescenti mentre all'altra succede il contrario (Fig.2).

Fig.2

In ambedue i casi i tubi di flusso sono costituiti, in sezione, dal profilo alare e dai due filetti fluidi che non risentono della presenza del corpo.

Per le note considerazioni di fluidodinamica, il flusso dorsale accelerando diminuisce di pressione mentre l'altro, rallentando, aumenta di pressione.

La somma di tutti questi effetti genera la forza aerodinamica totale dell'ala.

Se facciamo aumentare l'angolo di incidenza notiamo un'esaltazione della capacità di sostentamento, fino ad una condizione oltre la quale queste improvvisamente crollano.

L'osservazione del campo aerodinamico mette in evidenza il distacco della vena fluida dal dorso dell'ala, con formazione di notevole scia; il fenomeno prende il nome di "stallo" e si verifica, a seconda dei profili, ad incidenze intorno ai 18°.

Segniamo, a grandi linee, l'evoluzione del campo aerodinamico di un'ala fino alle condizioni di stallo. A basse incidenze il flusso dorsale crea delle depressioni che assumono il massimo valore in corrispondenza all'incirca del massimo spessore del profilo.

Con la successione di un certo numero di profili di determinate dimensioni otteniamo che l'ala, che si presenta come un solido avente la dimensione maggiore, detta "apertura alare A", normale alla direzione del moto, una larghezza "L o profondità o corda" ne senso del moto ed infine uno "spessore S", che coincide con quello del profilo (Fig.3).

Fig.3

La denominazione di un'ala dipende dall'aspetto geometrico della sua proiezione su un piano parallelo all'apertura ed alla profondità, detta "superficie alare".

La forma delle ali è quanto di più vario si può immaginare giacche per ogni aereo viene studiata l'ala adatta; la figura sottostante ne riporta le forme più comuni (Fig.4).

Fig.4

Si definisce "allungamento alare" il rapporto tra l'apertura alare e la corda:

l = A / L

Questo è vero per le ali a pianta regolare, ma si può applicare alle ali aventi forme in pianta diverse, in quanto la lunghezza della corda è variabile con l'apertura.

Si ricorre allora ad un artifizio matematico, moltiplicando numeratore e denominatore del rapporto precedente per per A ed ottenendo:

Dove S è la superficie alare (A x L). Con tale formula si può calcolare l'allungamento per tutte le ali, qualunque forma in pianta esse abbiano.

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