Ipersostentatori: Flap e Slat

L'esigenza di limitare la lunghezza delle piste unita alla maggior sicurezza nell'effettuare manovre come il decollo e l'atterraggio, fan si che si cerchi di progettare velivoli che in tali fasi di volo abbiano una velocità rispetto al suolo piuttosto bassa. Ovviamente questa diminuzione di velocità influenza in maniera netta la portanza, ossia il velivolo perderebbe gran parte della sua capacità di mantenersi in aria o di staccarsi da terra, tanto più che aumentando l'incidenza si andrebbe rapidamente incontro al fenomeno dello stallo.

Coefficiente di portanza per profilo alare a 4 elementi: a =15°, deflessione flap=25°, slat=-25°

Non volendo intervenire su fattori come diminuzione di peso e aumento della superficie alare, che, seppur favorevoli al sostentamento, provocherebbero l'uno una riduzione di carico pagante e l'altro un calo di prestazioni (ad esempio in termini di consumi), si ragiona sulla forma del profilo tale da garantire una portanza di tutto rispetto in queste situazioni.

E' essenzialmente da questa problematica che nascono gli ipersostentatori: superfici, o meglio appendici alari, mobili contenute normalmente nel profilo alare, ma che si aprono in condizioni di bassa velocità generando sufficiente portanza ed allontanando lo stallo.

Gli ipersostentatori si dividono in Flap e Slat.

o superfici di bordo d'uscita, producono in primo luogo un aumento di curvatura del profilo (plain flap), generando così maggior portanza. Essi costituiscono il bordo d'uscita del profilo in condizioni normali, ma vengono ruotati verso il basso man mano che la velocità decresce, modificando così l'ala dal punto di vista aerodinamico.

Su aerei più pesanti vengono solitamente utilizzati slotted flap o flap con più slot (fessure), i quali, oltre all'aumento di curvatura, hanno almeno altri due effetti importanti:

- oltre a ruotare si allontanano dall'ala allungandone il profilo,

- danno luogo a delle aperture tra dorso e ventre attraverso le quali fluisce aria verso la parte superiore del profilo, proprio lì dove il flusso sta quasi per distaccarsi, energizzando tale zona ed allontanando lo stallo.

Andover C. Mk1: flap e aletta compensatrice in posizione di atterraggio STOL

o superfici di bordo d'attacco, accompagnano con la loro forma del linee di corrente che stanno per investire il profilo.

Anche l'apertura dello slat crea una fessura che fa entrare aria nella regione anteriore del dorso del profilo, ma, a differenza del flap, non ha tanto lo scopo di energizzare , quanto di modificare l'andamento della pressione sul dorso, riducendo l'espansione che si forma in quella regione e posticipando la separazione: con lo slat si ha un'importante aumento dell'incidenza critica (a *), cioè si allontana il punto di stallo.

Distribuzione di pressione su un profilo con slat al bordo d'attacco

Effetto dello slat sul coefficiente di portanza

Un altra tipologia di ipersostentazione si basa semplicemente sul principio di soffiamento (blowing) o aspirazione (suction) di aria sul bordo del profilo, controllando così lo strato limite. Il sistema IBF (Internally Blown Flap), ad esempio, consiste nel soffiare ad alta velocità dentro lo strato limite un sottilissimo getto d'aria attraverso una fessura parallela alla parete. Si posticipa così la separazione.

Effetto sul coefficiente di portanza del soffiamento sopra il flap al bordo d'uscita

Schema slat sul 747

 Sistema ad alta portanza sul 747

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