Sezione tecnica di volo

[redbullnow]

Originalmente inviato da cristopher84

...la pala nella fase della rotazione dell'elica in cui è ascendente, ha un angolo di incidenza minore rispetto a quella in cui scende verso il basso. In un'elica a due pale, ad esempio, l'elica ascendente genera quindi meno portanza di quanta ne genera quella discendente nello stesso momento...

La spiegazione è chiara, non capisco però perche l'angolo di incidenza
è diverso fra la pala che sale e che scende se il "disco" dell'elica si muove
perpendicolarmente al moto del mezzo.

Mi viene più facile capirlo nell'elica dell'elicottero dove una pala viaggia
più veloce del mezzo (quella che va avanti) ed una più lenta (quella che
va indietro) ed hanno quindi 2 portanze decisamente diverse.

Ma forse sto annoiando con questi miei dubbi che immagino interesseranno
pochi (paranoici come me)

[condor]

Allora sono anche io un paranoico perché il concetto P-Factor francamente non l'ho capito bene fino in fondo.
Difatti, come dice redbullnow, il concetto se applicato alle pale dell'elicottero è facilmente intuibile ma non riesco a capire come possa manifestarsi sulle eliche che ruotano in modo perperdicolare rispetto al flusso dell'aria e non in modo trasversale.
Poi avrei anche un'altro dubbio da sottoporvi :
quanto è influente l'effetto giroscopico prodotto dalle masse in rotazione dei motori, specialmente per i monoelica ?

[cristopher84]

Partiamo dal primo quesito: l'angolo di incidenza varia poichè il flusso d'aria che investe la pala non è sempre uguale ed è dato da una risultante tra il vento relativo generato dal moto della pala e il moto stesso dell'aereo. Ora, il disco di rotazione dell'elica, non è sempre perfettamente perpendicolare al moto dell'aereo e al flusso d'aria che lo investe, ma cambia. Infatti, il fenomeno del P-Factor è maggiore ad alti angoli di incidenza dell'aereo e basse velocità. E' per questo fatto che l'angolo di incidenza cambia nelle due fasi della rotazione, non è facile spiegarlo a parole. Per renderla un po' più semplice, posso dirvi che questo dislivello è generato semplicemente dal fatto che la pala, nelle due fasi della sua rotazione, non fende l'aria nello stesso modo.

L'effetto giroscopico della rotazione dell'elica è influente sull'aeromobile, e lo è tanto più quanto è grande il disco dell'elica rispetto alla massa dell'aereo, e quanto veloce ruota. In più c'è il fattore controcoppia: per il principio di azione e reazione, quando si genera una forza su di un corpo, si ottiene indietro per reazione una forza di uguale intensità ma direzione contraria. Se il motore fa ruotare il corpo dell'elica in senso orario, per reazione l'aereo tenderà a rollare in senso antiorario.

Questi, però, sono tutti effetti studiati a livello teorico, a livello pratico ogni aereo si comporta a modo suo. C'è quello molto sensibile alla controcoppia, quello molto sensibile al P-Factor, eccetera. Quando impari a conoscere un aereo e il suo comportamento, questi ragionamenti sono automatici. Anche perchè non si sta lì a considerare coppia, controcoppia, ecc... ci si limita a tenere la pallina al centro e l'assetto desiderato. Se poi le forze che lo disturbano sono la controcoppia, il P.Factor, o una semplice turbolenza, poco importa.

[Filippo1974]

Originalmente inviato da condor

quanto è influente l'effetto giroscopico prodotto dalle masse in rotazione dei motori, specialmente per i monoelica ?

L'effetto giroscopico in regime di volo rettilineo orizzontale è ininfluente: si manifesta infatti solamente quando l'aereo è soggetto ad una variazione del beccheggio.

Facciamo uno... anzi meglio due passi indietro.

Premessa 1: il beccheggio è il movimento dell'aereo attorno al suo asse trasversale (per darci un riferimento "pratico", possiamo immaginare che l'asse trasversale sia quello che attraversa le due ali), ovvero il movimento che compie l'aereo quando tira su il muso (cabra) o lo butta giù (picchia). Un movimento di beccheggio va a variare quello che si definisce angolo di assetto, ovvero l'angolo formato dall'asse longitudinale dell'aereo (l'asse che attraversa l'aereo dalla punta dell'elica fino alla coda, per capirci) con la linea dell'orizzonte.

Premessa 2: per capire bene l'effetto giroscopico, bisogna sapere come funziona un giroscopio, e in particolare un giroscopio a tre gradi di libertà. Quando io ho una massa libera di ruotare attorno a tutte e tre le dimensioni spaziali succede questo: se la massa sta ruotando attorno ad uno dei tre assi X-Y-Z (poniamo X per esempio) e io la forzo a ruotare attorno ad uno degli altri due assi (diciamo Y) questa massa reagirà inducendo una rotazione attorno al terzo asse (Z). Per apprezzare fisicamente questo fenomeno, possiamo procurarci una ruota di bicicletta e afferrarla per i suoi mozzi. Facciamola girare, abbastanza rapidamente, dopodiché mentre gira cerchiamo di ruotarla verso destra o verso sinistra, come se volessimo sterzare. Noteremo che la ruota reagisce cercando di "piegarsi" in un'altra direzione oltre a quella verso cui stiamo cercando di sterzarla. La forza con cui la ruota reagirà sarà proporzionale alla velocità con cui essa sta girando e alla rapidità con cui cerchiamo noi di imprimerle la "sterzata".

Detto questo, vediamo cosa succede all'aereo. Riconducendoci allo schema del giroscopio, la nostra massa rotante è l'elica. L'asse lungo cui sta ruotando è l'asse longitudinale dell'aereo, che indicheremo con X. Ora, se noi tiriamo o spingiamo il volantino, imprimiamo all'aereo (e quindi anche all'elica) una rotazione lungo un secondo asse, quello trasversale dell'aereo, che indicheremo con Y. Secondo quanto ho detto sopra sul giroscopio, la reazione dell'elica (e quindi dell'intero aereo) a questa nostra azione sarà di indurre una rotazione attorno al terzo asse (Z), che nel caso dell'aereo sarà l'asse verticale. Nascerà quindi un effetto imbardante (ovvero l'aereo tenderà a ruotare cambiando prua, il muso tenderà quindi a puntare in un'altra direzione).

Poiché abbiamo detto che l'intensità di questa reazione è proporzionale alla velocità di rotazione dell'elica e alla velocità con cui faccio cabrare o picchiare il muso, per variazioni lente e poco pronunciate di assetto l'effetto non è particolarmente evidente. Invece è molto presente durante le manovre acrobatiche, e in particolare su aerei acrobatici con eliche grosse (i caccia della seconda guerra mondiale, caratterizzati da motori potentissimi ed eliche enormi, ne risentono in modo quasi tragico, direi). Durante un looping (giro della morte) il pilota deve in genere dare parecchio pedale per tenere il muso dell'aereo dritto, onde evitare che vada a imbardare deviando così dalla giusta traiettoria.

Nei piccoli aerei da turismo, se usati "normalmente", l'effetto giroscopico non è quello più importante da contrastare. Sono ben più presenti infatti altri effetti, specialmente quello di spinta asimmetrica dell'elica dovuto ai meccanismi che ha ben spiegato Cristopher, e anche altri effetti dovuti alla dissimmetria dell'aria accelerata indietro dall'elica.

Ciao
Filippo

[condor]

Per come funzione un giroscopio .. nessun problema , mi interessava sapere solo quanto era influente per i velivoli e se sono stati adottati particolari accorgimenti tecnici per contrastarne gli effetti.
Grazie per la delucidazione.
Riguardo al P-Factor; allora non sbaglio nel dire che si manifesta quando il piano di rotazione dell'elica non si trova perpendicolarmente al flusso d'aria. Quindi trascurando le fasi transitorie del volo (variazione della direzione del vento, ecc.) il P-Factor assume tanta più importanza tanto più è grande l'angolo di attacco. Quindi le fasi del volo che sono più a rischio per il P-Factor sono il decollo e l'atterraggio.
Però è anche vero che dipende dal senso di rotazione dell'elica se antiorario o orario, perché nei due casi si hanno effetti diversi, vero ?
Però, forse vi stò annoiando con queste domande che sono un pò troppo "spinte" e non mi stupirei se qualcuno avesse già chiamato quelli del servizio di "igene mentale"

[cristopher84]

E' tutto vero. Il senso di rotazione comporta da che parte imbarderà l'aereo, e l'effetto è maggiore a basse velocità e alti angoli di incidenza e, ovviamente, anche ad alti settaggi di motore. Quindi, il momento in cui si avvertono maggiormente gli effetti sono il decollo e la salita. E sui PA28 anche un po' in crociera si fa sentire.

Il P-Factor, visto che ti piacciono i discorsi "spinti" (e mo ti sistemo io ), è importantissimo anche sui bimotori. Poniamo il caso di un bimotore a elica con le eliche rotanti entrambe nello stesso verso, facciamo in senso orario guardandole da dietro. Sull'elica di sinistra, sempre guardando l'aereo da dietro, il punto di maggior trazione del disco sarà verso l'interno dell'aereo. Nell'elica di destra, invece, sarà verso l'esterno. In generale, tutte le forze di un aereo sono considerate agire attorno ad un fulcro, che è il centro di gravità, situato idealmente in mezzo alle ali, sempre guardando l'aereo da dietro. Visto che a sinistra la trazione asimmetrica è verso l'interno e a destra verso l'esterno, va da sè che la distanza che c'è tra la trazione asimmetrica dell'elica sinistra e il centro di gravità è più piccola, rispetto a quella che c'è tra la trazione asimmetrica di destra e il cg. Se sei pratico di fisica avrai già capito dove voglio andare a parare. In fisica, una forza applicata in un punto diverso dal fulcro, genera un momento di rotazione attorno al fulcro che è tanto maggiore quanto aumenta la distanza tra il punto di applicazione della forza e il fulcro (distanza chiamata braccio). In breve: immagina una stecca di legno inchiodata da un lato. Se spingi vicino al chiodo, riuscirai a muoverla di poco. Mentre se applichi la stessa forza all'estremità non inchiodata, la sposti senza difficoltà. Stesso discorso con la trazione asimmetrica: poichè l'elica di destra ha una trazione asimmetrica più esterna, il braccio rispetto al cg è più grande di quello dell'elica di sinistra. Quindi, a parità di potenza da entrambi i motori, si creerà un momento imbardante che porterà il muso verso sinistra. Oltre che per sapere da che parte dare piede, questo discorso è molto importante per i bimotori per un altro motivo, il one engine out:

se ti pianta il motore di destra, il P-Factor del motore di sinistra rimasto genera una certa imbardata che tu andrai a contrastare con il piede. Se invece ti pianta il motore di sinistra, il momento imbardante generato dal motore di destra rimasto sarà maggiore rispetto a quello di una piantata del motore destro. Quindi dovrai dare più piede. L'efficacia del timone di direzione, dipende essenzialmente dalla velocità dell'aereo: maggiore è la velocità, maggiore è l'efficacia del timone. Per cui, se a una certa velocità ti pianta il motore di destra, potresti essere in grado col timone di contrastare l'imbardata. Ma se alla stessa velocità ti pianta il motore di sinistra, il timone potrebbe non essere abbastanza efficace per contrastare l'imbardata, e ti troveresti in una situazione molto brutta. Va da se, che l'imbardata sarà tanto maggiore, quanto più alta sarà la potenza sul motore rimasto. La situazione più critica, quindi, sarà quella in cui ti pianta il motore con il braccio minore, e ti rimane il motore con il momento imbardante maggiore e sei alla potenza di decollo. Poichè questa situazione è la peggiore, il motore con il minor momento imbardante che, nel caso in cui pianta, ti lascia nella m... si chiama "motore critico". Per prevenire questo effetto, esiste una velocità chiamata Vmca, velocità di minimo controllo in aria, che si definisce come: la velocità alla quale l'efficacia dei comandi rende possibile il volo coordinato a potenza di decollo, mediante l'utilizzo del solo timone di coda e di massimo 5° di banco dalla parte del motore buono, in condizioni di piantata del motore critico. Sull'anemometro è rappresentata con una linea blu, ed è una velocità MOLTO importante. Alcuni bimotori, poi, per evitare il fenomeno del motore critico hanno le eliche controrotanti: se il sinistro ruota in senso orario, il destro ruota in senso antiorario. In questo modo le trazioni asimmetriche si annullano ed è indifferente per la sicurezza se ti pianta il motore sinistro o il destro. CONTENTO???

[condor]

Originalmente inviato da cristopher84

.............. CONTENTO???

Bhe, sai com'è .... l'appetito vien mangiando; e questa osteria me gusta

[robg]

hey cris ma ti sei copiato tutto il trebbi????
ottimo e abbondante airman!!!

buon vento

roberto

[cristopher84]

Troppo buono... No, è solo che ho di recente dato l'esame finale per il brevetto, quindi ho dato una bella ripassata generale a un po' di cose!!

quindi, sono solo un ottimo e abbondante paraculo...