Sono reduce dall’Air Show di Torino, ed ho visto anche un servizio in tivvu’ su un raduno di modellisti, e mi sono tornate alcune curiosita’ sui velivoli ad ala rotante.
In particolare:
E’ vero che il c.d. looping e’ impossibile con l’elicottero? (a meno di non trovarsi sul Tuono Blu, s’intende… )
Ho visto un radiomodello di elicottero volare rovesciato, e compiere in questo modo dei cerchi mantenendo la prua orientata su un punto ad un paio di metri di distanza. Un elicottero vero potrebbe? E se no, per motivi di rapporto peso/potenza? Perche’ penso che le superfici di governo ed i controlli siano uguali tra RC e veivoli veri.
Togo!
Quindi la gran volta pare non essere un grosso problema. Invece si confermerebbe che solo gli RC vanno sottosopra, anche se non si chiarisce il perche’.
Inoltre nella pagina “tecnica” si dice che le pale non generano portanza (come ritenevo io, erroneamente a quanto pare). Ma allora perche’ dotarle del tipico profilo alare a goccia?
Non sono un esperto, io lo spiegherei con fisica di base.
Riducendo tutte le dimensioni lineari come si fa in un modellino, il peso diminuisce come il cubo delle lunghezze, mentre le superfici come il quadrato.
Dato che la portanza è determinata principalmente dalle superfici delle pale, significa che un modello in scala ha dei rapporti portanza/peso mostruosi se confrontati con quelli degli originali.
In realtà il principio è lo stesso, ma alcuni considerano quella dell’elicottero “spinta” e non “portanza” perchè il rotore la genera tutta in un senso richiamando l’idea del principio di azione/reazione. In realtà però la singola pala del rotore ha la forma di un’ala con corda, angolo d’attacco (che varia durante il volo) , ecc…
Il Bo-105, ad esempio, riesce a fare il looping in tutta trraquillità grazie al suo rotore di tipo rigido (o hingeless).
Io l’ho visto decine di volte fare questa manovra in esibizione, nel corso di manifestazioni aeree in tutta Europa.
Beh le pale generano portanza a tutti gli effetti, poi la si definisce “spinta” come per le eliche, ma il principio su cui funzionano è assolutamente il medesimo aerodinamicamente di quello di una qualsiasi ala (“ala rotante” è infatti la denominazione della famiglia).
L’unico limite è che un elicottero non può superare i 300 km/h, questo almeno fino a molti anni fa. Il motivo risiede nel fatto che avanzando le pale del rotore principale si trovano a muoversi una in avanti ed una all’indietro, ovviamente, quindi a 300 km/h quella che avanza si trova a viaggiare a velocità superiori a quelle del suono generando forti vibrazioni che fanno scadere le prestazioni del veicolo.
in realta fù tentata la via delle “pale supersoniche”.
non per gli elicotteri, bensi per gli aerei da caccia ad elica.
mi pare si chiamasse tunderbird?.. un eseprimento su tali eliche.
il risultato più inpressionante non fu tanto quello delle prestazioni ( non so se migliori o peggiori) bensi, l’elevato livello del rumore!
cosi forte da disturbare creare disturbi negli animali delle fattorie vicine a dove si sperimentava il caccia!
le galline non faceva uova, le mucche abortivano e in generale si scatenava il panico tra le bestie!
Pero’ per un elicottero la cosa sarebbe completamente diversa…
Voglio dire: per un aereo tutte le pale passerebbero la velocità del suono nello stesso momento (insieme all’aereo), perchè la loro rotazione è su un asse parallelo al moto (e quindi la velocità tangenziale è perpendicolare).
Per un elicottero, che ha l’asse di rotazione delle pale perpendicolare al moto, le pale hanno una velocità tangenziale parallela al moto. Questo significa che mentre la pala di destra (supponendo una rotazione in senso orario) supera la velocità del suono, quella di sinistra si muove a una velocità molto più bassa (probabilmente la velocità tangenziale data dalla rotazione sarebbe ancora più alta di quella di trascinamento data dal moto dell’elicottero, con risultante totale negativa quindi).
In più, la stessa pala che sta superando la velocità del suono, la supererà in punta e poi via via verso il centro man mano che la velocità dell’elicottero aumenta.
Io penso che il problema sulle pale di un’elica in rotazione sia lo stesso, qualunque sia il suo orientamento nello spazio.
Il problema è ovviamente di ordine strutturale ed è lo stesso che afflisse negli anni '50 i primi caccia a reazione con capacità teorica di superare il muro del suono (a volte solo in picchiata).
La bestia nera di quei velivoli era il settore transonico, ovvero quella gamma di velocità situata grosso modo tra Mach 0.75 e Mach 1.
L’entrata in questa “finestra” innescava delle sollecitazioni dovute alla diversa distribuziove del flusso sull’ala, la qual cosa comportava il fatto che alcune porzioni del velivolo erano in supersonico ed altre invece no, questa distribuzione randomica su strutture progettate per sostenere carichi minori e più uniformi, provocava sovente la disarticolazione in volo del velivolo stesso.
Per le eliche vale lo stesso discorso: con una velocità relativa lineare del mezzo superiore a 350/400 Km/h le pale, che per creare portanza devono muoversi a velocità relativa maggiore, entrano nel campo transonico, a partire logicamente dai settori estremi (tip) per estendersi rapidamente verso la radice, creando esattamente il problema già descritto.
Per ovviare parzialmente a questo limite, negli ultimi anni i costruttori hanno sperimentato varie soluzioni, quella di maggiore applicazione sugli elicotteri è il disegno a freccia della tip della pala e l’elica con andamento curvo continuo e progressivo dalla radice alla tip (a “scimitarra”) per le eliche dei velivoli (principio della distribuzione delle forze dell’ala a freccia).
Queste modifiche hanno permesso di creare eliche che non risolvono il problema della fase di “compressibilità” ma almeno lo spostano a velocità relative leggermente superiori con tutti i vantaggi connessi.
albiz, io in effetti non mi spiego bene, ma l’esempio che riportavo era appunto quello dell’elicottero che tenta di volare oltre i 300 all’ora fatidici. Inrealtà oggi le pale non raggiungono tale limite perchè il veicolo vola sotto al limite.
L’idea di una pala che adatti il suo profilo alla velocità, come l’ala dell’ F 14 mi pare al momento tecnicamente improbabile.
L’xf 84 è carino, un bel profilo. Mi ha fatto ricordare gli esperimenti sui turbofan di dieci e più anni fa, con le pale a scimitarra che pareva dovessero rivoluzionare la motoristica aerea ma che poi sono sparite.
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