L'AEREO-ambito CIVILE- e - ambito MILITARE-

Materie:	Altro
Categoria:	Tecnica
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Data:	02.02.2006
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Le quattro forze aerodinamiche del volo.
Il volo è reso possibile da quattro forze aerodinamiche che agiscono in contemporanea e permettono di mantenere un volo rettilineo livellato cioè: rettilineo quando l’aereo si stabilizza su quota, mentre livellato quando l’aeromobile riesce a mantenersi su una prua; quando tutto ciò viene eseguito contemporaneamente, si sta eseguendo un volo rettilineo livellato. Queste forze prendono il nome di portanza, peso, spinta e resistenza; questi elementi insieme si incrociano su un unico punto chiamato baricentro.
La portanza.
La portanza è il fattore principale del volo, in parte prodotta grazie al profilo alare dell’ala. La portanza esercitata dall’ala può essere controllata, regolando la velocità e l’angolo a cui l’ala fende l’aria ( più semplicemente detto angolo d’attacco o di beccheggio). La portanza è indispensabile per far si che un aereo possa decollare è salire ad una qualsiasi altitudine
La componente orizzontale della portanza.
Nel momento in cui l’aereo compie una virata, parte della portanza prodotta si sposta lateralmente, questo fenomeno si chiama componente orizzontale della portanza e spinge l’aeroplano in una nuova direzione durante la virata, tuttavia per via di una perdita di portanza l’aereo è portato alla cabrata.
La perdita di portanza.
Durante una virata,parte della portanza prodotta dall’aereo si sposta lateralmente, di conseguenza, il pilota, per mantenere l’altitudine è costretto ad aumentare la portanza, quindi per aumentare la portanza è necessario, aumentare a seconda dell’angolo della virata, e delle condizioni metereologiche l’angolo d’attacco.
Il peso.
Il peso è la forza che tende a portare giù l’aereo. Questo elemento, che si oppone alla portanza, si manifesta, prevalentemente, durante le manovre quando l’aereo subisce delle variazioni nel fattore di carico, noto anche come forza G (quasi impercettibile negli aeromobili civili perché effettuano manovre non brusche e con un inclinazione e un beccheggio non superiore ai 30 gradi), ed inoltre, si avverte, maggiormente, negli aerei militari quando sono costretti ad effettuare manovre brusche, anche con fortissime accelerazioni, che solo in cinque secondi possono arrivare dai 250 nodi a più di 400 nodi(la più alta mai toccata è Mach 3.0, pari a 3400 km/h circa l’aereo in questione e il velivolo bombardiere sovietico MIG 31 dall’apparenza goffo e innocuo ma nel momento giusto sa mostrare una buona agilità). Per esempio, se l’aereo effettua una virata di 60 gradi viene sottoposto a un fattore di carico pari a 2, quindi se il peso a terra è di 907 kg, per effetto del fattore di carico raddoppia passando a 1814 kg.
La spinta.
La spinta è prodotta dall’organo di propulsione dell’aereo, che consente di muoversi in avanti durante il volo e si oppone alla resistenza che tende a frenare l’aereo, nonché l’attrito con l’aria.
Nel momento in cui, la spinta riesce a superare la resistenza, si ha una accelerazione dell’aeromobile, che avrà fine quando le due forze torneranno a bilanciarsi e la velocità diventerà costante, se si manterrà l’aereo in un volo rettilineo livellato.
La resistenza.
Questa forza aerodinamica si oppone alla spinta. La resistenza, è paragonabile a l’attrito con l’aria.
Esistono due tipi di resistenza.
Punto uno, la resistenza parassita: esistono due tipi di resistenza, uno di questi è la resistenza parassita, che viene prodotta dagli elementi sporgenti di un aereo, come il carrello quando è abbassato, l’antenna, ecc. L’aumento della resistenza parassita è pari al quadrato della velocità dell’aereo, cioè, con l’aumento della velocità la resistenza parassita verrà quadruplicata.
Punto due, la resistenza indotta: La resistenza indotta è un secondo effetto della portanza, viene prodotto dallo spostamento d’aria dalla zona di alta pressione che si crea sotto l’ala, verso l’area di bassa pressione situata al di sopra dell’ala.
La resistenza indotta è maggiormente presente alle basse velocità, dove va impostato un angolo d’attacco maggiore, per produrre la portanza che basta a bilanciare il peso. Quindi, la resistenza indotta varia in misura inversamente proporzionale al quadrato della velocità, perciò dimezzando la velocità la resistenza indotta viene quadruplicata.
Come funzionano le ali.
Le ali è una delle componenti più importanti dell’aereo. Infatti sono in parte le ali a far volare un aereo, e non i motori che danno la spinta all’aereo. Infatti tutte le ali di qualsiasi genere producono portanza, dividendo l’aria che gli arriva contro in due flussi(noto pure come vento relativo). La differenza di pressione che si crea nell’ala a causa del passaggio d’aria, alta al di sotto dell’ala, e bassa al di sopra, è in grado di generare una forza, chiamata portanza, quindi l’aria deviata verso il basso dall’ala contribuisce alla portanza totale di quest‘ultima. La portanza di un’ala può essere regolata tramite l’uso dell’equilibratore, per regolare l’assetto del beccheggio e di conseguenza l’angolo d’attacco dell’ala.
Il CG.: “centro di gravità”.
Il CG o il baricentro è il punto dove l’aeromobile se fosse su un cavo sarebbe in perfetto equilibrio. Il baricentro è il punto di intersezione dell’asse longitudinale, laterale e verticale ed è anche il punto dove agiscono le quattro forze del volo già accennate precedentemente. Per garantire che ogni aeromobile durante il volo possa essere sempre controllato alla perfezione tramite i controlli manuali, è necessario che il carico sia distribuito sull’aereo in maniera uniforme, entro i limiti di progettazione previsti per quell’aereo.
Gli assi di volo.
Gli aerei si muovono attorno a tre assi: l’asse longitudinale, l’asse verticale e l’asse laterale.
L’alettone, il timone e l’equilibratore.
Per controllare l’aereo il pilota deve usare tre importanti organi di movimento, l’alettone posto all’estremità dell’ala usato per virare attorno all’asse longitudinale, il timone situato sulla coda dell’aereo usato per controllare il movimento d’imbardata attorno all’asse verticale, e l’equilibratore usato per regolare il beccheggio attorno a l’asse laterale.
I limiti degli aeromobili.
Ogni aereo, militare o civile che sia a dei limiti, è superarli comporta delle conseguenze. Una di queste è lo stallo che si verifica quando si supera l’angolo di incidenza critico (cioè, quando il pilota supera l’angolo d’attacco massimo, previsto per quel modello specifico aereo),un’ala stalla sempre allo stesso angolo d’attacco, indipendentemente dl fattore di carico, dalle condizioni atmosferiche, dalla velocità e dall’angolo di inclinazione. Lo stallo è un fenomeno puramente aerodinamico, non riconducibile al motore dell’aereo, infatti tutti gli aerei possono stallare quando raggiungono il loro angolo di incidenza critico e a meno che non ci sia qualche anomalia al motore o al sistema elettrico.
L’anatomia di uno stallo.
Fino ad un certo punto, l’aumento dell’angolo d’attacco comporta un aumento della portanza dall’ala; superando un certo limite l’aria che passa sulla parte superiore dell’ala non è più in grado di seguirne il contorno, così si creano dei piccoli mulinelli, come l’acqua di un ruscello che passa tra le rocce. A questo punto, denominato angolo di incidenza critico, la portanza prodotta da tutto l’aereo diminuisce drasticamente e di conseguenza l’aereo inizia a stallare, quindi, la velocità inizia a diminuire, l’aereo non ha più potenza per salire o mantenersi su una determinata quota e inizia a perdere quota e l’aereo diventa sempre più incontrollabile man mano che la velocità diminuisce; quindi, per uscire da uno stallo il pilota deve eseguire alcune manovre, abbassare il muso, dare potenza e appena si esce dallo stallo iniziare ad aumentare l’angolo d’attacco per ritornare alla quota a cui si era prima dello stallo.
I vari tipi d’aeromobili.
Gli aerei si distinguono in vari tipi, i cargo, gli aerei turistici, di linea e quelli dell’A.M.. Gli aerei cargo sono quelli usati a livello commerciale come può essere il trasporto di determinate merci, i turistici sono aerei privati, piccoli come possono essere i cessna(aereo di piccola mole, famoso in tutto il mondo per la sua manovrabilità, ed affidabilità)o come dice la parola stessa aerei adibiti al turismo, mentre quelli di linea sono gli aeromobili che vengono impiegati per il trasporto di persone, da una città come Firenze, ad un altra come Catania, mentre gli aerei militari sono adibiti per mantenere sicuri i cieli del paese, nonché mantenere la supremazia aerea anche con l’uso della forza, effettuando continui CAP, voli di addestramento o voli di ricognizione.
In cosa si distinguono gli aerei militari da quelli civili.
Gli aerei militari si distinguono da quelli civili, per alcune caratteristiche: hanno delle ali con una forma assottigliata, fatta a posta per fendere meglio l’aria, quindi sono più aerodinamiche, in tal modo possono fare delle virate strette o improvvise mantenendo però sempre il controllo dell’aereo, i reattori, degli aerei militari possiedono una accelerazione che da 250 nodi può arrivare in soli 5 secondi a più di 400 nodi, inoltre hanno un secondo tipo di potenza,(è forse la più conosciuta, , ma la meno usata dai piloti, dell’AM si intende, a causa del forte consumo di carburante che al massimo della spinta in meno di 3 o 5 ore terminerebbe, si riconosce perchè i reattori sprigionano molto più rumore, e creano la classica fiammata intensa che riprendono spesso nei film)che gli garantisce in un momento di pericolo un’ultima accelerazione circa del 3 o 4% in più, quindi più o meno il 103 o 104%(non bisogna farsi ingannare, anche se la potenza di ausiliaria è solo del 3 o 4% l’accelerazione che l’aereo riceve è nettamente superiore), la struttura rinforzata che consente all’aeromobile di subire molte G negative(nel momento della cabrata) e altrettante G positive(si sviluppano nel momento del beccheggio), i vari accessori che gli altri aerei civili non hanno, tipo i ganci di coda(per le portaerei), un timone in più, che gli consente una maggiore virata e più stabilità, speciali spoiler, e via dicendo.

Lo spazio aereo.
Quando un aereo è in volo, e quindi si sposta nel cielo, si trova in un determinato spazio aereo, il quale segna il confine che divide il cielo in varie zone. Il pilota che passa da uno spazio aereo all’altro è costretto a usare uno strumento di comunicazione, la radio è utile per comunicare alla torre varie manovre(il decollo, l’atterraggio, la crociera e ed altro ancora), per sintonizzare le frequenze del vor,(utile per allinearsi alla pista ed eseguire l’avvicinamento finale), e via dicendo.
La radio, uno strumento di comunicazione indispensabile in uso su tutti gli aeromobili.
La radio è uno strumento di comunicazione utilizzato da tutti i piloti, per comunicare con la torre di controllo, mediante delle frequenze radio(ad esempio una frequenza radio può essere la 113.60),o una frequenza utile al vor(strumento usato per allinearsi alla pista)potrebbe essere la 109.45. La maggior parte degli aerei(quelli fabbricati dopo la Prima Guerra Mondiale)possiede una radio(ovviamente non come quelle dei nostri tempi, ma ugualmente funzionante), con la quale il pilota accende le frequenze del vor con degli appositi interruttori , mentre un altro tipo di radio viene usata per captare le frequenze utili per l’avvicinamento trasmesse in alfabeto mors, ed un’altra radio trasmette messaggi in alfabeto mors, questi però servono ad identificare il vor.
Le varie parti dell’aereo ei suoi funzionamenti.
L’aereo è composto da varie parti piccole o grandi, visibili o poco visibili, ma ugualmente importanti.
Gli strumenti più importanti dell’abitacolo.
L’aereo perché sia preciso nelle varie fasi del volo a molti strumenti tutti utili, ma i più importanti sono: l’indicatore dei giri del motore, l’indicatore d’assetto, il giroscopio direzionale meglio conosciuto come indicatore di prua, il VOR, la radio, l’altimetro, il virosbandometro, il variometro, l’indicatore di velocità, la cloche, la manetta, i flap, gli spoiler, l’interruttore delle varie luci, i freni di parcheggio, i carrelli di atterraggio, l’interruttore della batteria, l’interruttore dell’avoniaca, gli starter del motore, gli indicatori delle vibrazioni del motore e l’interruttore della pompa del carburante.
L’indicatore dei giri del motore serve a portare i motori(tramite la manetta)a una determinata potenza utile per le varie fasi del volo.
L’indicatore d’assetto è utile per determinare l’angolo di salita, l’angolo delle virate(una virata con un angolo non superiore ai 20^ è una normale virata, una virata con un angolo superiore ai 20^ invece è una virata stretta).
L’indicatore di prua è utile per sapersi orientare, per esempio una virata da 270^ a 090^ verso destra consiste in una virata verso destra da Ovest verso Est(0 o 360^ equivale al Nord, 090^ a Est, 180^ a Sud, e 270^ a Ovest).
Il VOR va sintonizzato su una frequenza ed è utile per gli avvicinamenti prima dell’atterraggio.
La radio è uno strumento che funziona sintonizzandolo su delle frequenze tipo la 122.80 grazie alle quali si può comunicare con la torre.
L’altimetro(lo dice lo stesso nome)serve a sapere l’altitudine precisa dove l’aereo si trova in quel momento.
Il virosbandometro è uno strumento sensibilissimo alle virate, serve a vedere se l’aereo è livellato o se è inclinato.
Il variometro invece serve a vedere se si è in volo rettilineo e di quanti piedi al minuto l’aereo sta scendendo o salendo.
L’indicatore di velocità invece serve a vedere la velocità corrente relativa.
La cloche serve a determinare tutti i movimenti dell’aeromobile, vale a dire le virate, il beccheggio e la cabrata.
La manetta è utile per portare i giri del motore ad un certo numero e quindi ne determina la velocità,
I flap servono a facilitare la salita e l’atterraggio modificando il beccheggio dell’aereo, cambiando l’assetto dell’ala e quindi alterando anche la resistenza e la portanza accentuandone però l’ultima; esistono più tipi di flap i flap semplici, i flap a spacco, i flap a fessura, e i flap ad alette flower.
Gli spoiler influiscono fortemente sull’aerodinamicità dell’aereo, servono a ridurre drasticamente la velocità nel caso si dovessero presentare problemi.
L’interruttore delle luci serve per farsi vedere dalla torre e dagli altri aerei, inoltre esistono le luci del pannello utili quando la luce esterna cala e nell’abitacolo non ne entra più,
I freni di parcheggio servono a tenere l’aereo ancorato a terra mentre sta nel gate.
La manopola del carrello di atterraggio, è un altro strumento grazie ai quali l’aereo si può muovere a terra senza creare un attrito eccessivo e quindi compromettere la sua struttura.
Interruttore della batteria serve a dare elettricità a tutto l’aereo quindi garantirne il pieno funzionamento.
Interruttore dell’avoniaca ha la funzione di accendere invece tutti gli strumenti e renderli funzionanti.
Interruttore degli starter vengono usati per accedere i motore(o il motore).
Indicatore vibrazioni del motore serve a vedere se le vibrazioni del motore sono nella norma, in caso contrario il motore rischia di staccarsi dall’ala in un qualsiasi momento.
Interruttore della pompa del carburante quest’interruttore viene usato come scorta ausiliaria di carburante.
La storia dell’aereo.
Sin dall’antichità uno dei più grandi sogni dell’uomo è sempre stato volare. Molti uomini hanno studiato il volo e le sue forze aerodinamiche prendendo spunto dagli uccelli; uno di questi, il più importante, è Leonardo da Vinci vissuto tra il 1452 e il 1519. Nonostante l’epoca, raccolse varie informazioni di base molto importanti sul volo e fece parecchi progetti, tra cui l’elicottero e l’aereo, probabilmente, se Leonardo da Vinci avesse avuto i materiali per realizzare i propri macchinari, avrebbe potuto costruire e rendere operative le sue invenzioni (in futuro i suoi apparecchi furono poi ripresi). I primi a coronare questo sogno furono i fratelli Mongolfier nell’Ottobre del 1783, che costruirono una”mongolfiera”frenata, che raggiunse i ventiquattro metri d’altezza; successivamente nell’Ottocento arrivarono i dirigibili. I fratelli Wright erano due fabbricanti di biciclette a Dayton nell’Ohio, Stati Uniti, e l’aereo dei fratelli Wright fu il primo aeromobile della storia a mantenere un volo rettilineo livellato, controllato con un motore e dotato di un organo di propulsione e di direzione.
I fratelli in questione, inoltre, hanno avuto la grande difficoltà di imparare a pilotare da soli il proprio aereo (con la difficoltà che esso era piuttosto instabile costruito di stoffa e di legno). Infatti allora non esistevano simulatori o istruttori.
Scheda tecnica dell’aereo dei fratelli Wright.
Sistema inglese.
Sistema metrico.
Velocità massima.
35 miglia all’ora 30,4 nodi.
56 km/h.
Quota di tangenza pratica.
30 piedi.
Motore.
Motore Wright da 12cv.
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Peso a vuoto.
603 libre.
274 kg.
Capacità carburante.
0,25 galloni.
0,95 litri.
Lunghezza.
21 piedi.
6 metri.
Apertura alare.
40 piedi.
12 metri.
Superficie alare.
510 piedi quadrati.
155 metri quadrati.
Numero massimo di passeggeri.
1.
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Precedentemente i due fratelli avevano già costruito diversi alianti tra il 1900 e il 1903, perfezionandoli sempre di più. Dopo alcuni anni gli aerei si diffusero in tutto il mondo. Inizialmente fu fondata l’aeronautica militare che sfruttò questa ingegnosa invenzione per lanciare bombe tramite bombardieri e sparare con i mitragliatori istallati sugli aeromobili. Solo dopo la Seconda Guerra Mondiale, e per la prima volta dopo quaranta anni dall’invenzione dell’aereo, si ebbe l’idea di sfruttare gli aerei anche nel campo dei trasporti, infatti, se si vogliono raggiungere notevoli distanze, si ha bisogno di spostarsi per via aerea, per esempio, se hai intenzione di andare da Firenze a Catania in automobile ci si impiega circa un giorno e mezzo,mentre in aereo ci si può impiegare circa un’ora e mezzo.
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L’F14 tomcat qui nella fotografia, è in fase di avvicinamento, si nota perché ha il gancio d’arresto giù è sta virando(per allinearsi al ponte della portaerei che è visibile nella foto), anche se è ancora troppo veloce per appontare, ha una velocità superiore a 1200 km/h circa, lo si capisce dalla forma delle ali a geometria variabile. Quando le ali formano un angolo retto la velocità è inferiore a 1200 km/h quando invece le ali formano un angolo acuto la velocità è superore agli 1200 km/h. Successivamente ridurra la velocità a 180 nodi per la discesa è abbasserà i carrelli appena sarà allineato al ponte quando sta a qualche centinaio di metri ridurrà ancora la velocità tra i 145 nodi e i 155 nodi, infine sulla portaerei sarà arrestato dal gancio di coda riducendo la velocità da 145 nodi circa a 0 in solo poche decine di metri, e in meno di tre secondi.
In questo momento è in corso la fase più pericolosa e delicata, l’appontaggio in fatti sta virando prima a sinistra poi a destra per garantirsi un allineamento sempre migliore, se il pilota commette un minimo errore di allineamento o di discesa rischia di far saltare il velivolo e di creare danni ingenti alla sua portaerei, se non l’affondamento di essa.
CIPRIANI ALESSANDRO.
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22.23.23