Ala obliqua

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L'ala obliqua è un particolare tipo di ala a freccia variabile. Un aeroplano dotato di ala obliqua possiede un meccanismo in grado di ruotare l'intera ala intorno ad un punto della fusoliera, in modo che una delle due semiali abbia un angolo di freccia positivo e l'altra abbia un angolo di freccia negativo.

Variando in questo modo l'angolo di freccia è possibile diminuire la resistenza indotta nel volo ad alte velocità utilizzando un elevato angolo di rotazione senza sacrificare le prestazioni a bassa velocità utilizzando per il volo subsonico un angolo pari o vicino a zero.
Su un aereo di questo tipo una semiala ruota solo in una direzione, vale a dire che le due semiali possono variare il loro angolo di freccia solo da zero ad un determinato valore e da quel valore nuovamente a zero.

Storia[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi NASA AD-1.

Il concetto di ala obliqua è stato sviluppato indipendentemente da vari progettisti. I primi esempi di progetti di aerei ad ala obliqua sono stati sviluppati alla fine della seconda guerra mondiale per gli aerei tedeschi Blohm & Voss P.202[1] e Messerschmitt P.1109[2] da Richard Vogt che in seguito ha lavorato anche per gli Stati Uniti d'America.[3][4]

I primi studi pratici sono condotti da Robert T. Jones, ingegnere aeronautico dell'Ames Research Center della NASA presso il Moffett Federal Airfield in California.

Gli studi analitici e le prove nella galleria del vento svolti da Jones mostravano che un aereo di dimensioni utili dotato di ali a geometria variabile che volasse a velocità fino a Mach 1,4 avrebbe avuto prestazioni sostanzialmente migliori di un aereo dotato di una geometria alare più convenzionale.

Fino ad ora solo un aereo, il NASA AD-1, è stato costruito per sviluppare questo concetto. Ha effettuato vari voli di prova tra il 1979 ed il 1982.

Teoria[modifica | modifica sorgente]

L'ala obliqua di un NASA AD-1.

L'idea generale dietro la progettazione di un aereo ad ala obliqua ed in generale dietro al principio di ala a freccia variabile è avere un aereo che abbia alte prestazioni sia a bassi valori di velocità che a valori vicini o superiori a quelli del suono.

Dal momento che in questi due regimi di volo la resistenza aerodinamica è dominata da componenti diverse al variare della velocità, progettare un'ala che si comporti in maniera efficiente in tutte le condizioni è problematico.

A basse velocità la resistenza indotta (dovuta alla formazione di vortici alle estremità alari) è la componente dominante della resistenza aerodinamica, che è maggiore al diminuire della velocità ed è quindi particolarmente elevata alle velocità di decollo o atterraggio. In questo regime di volo è però necessario avere una elevata superficie alare e ampie superfici di controllo per avere una buona portanza e buona manovrabilità. Un modo per coniugare un'ampia superficie alare ed una bassa resistenza indotta è aumentare l'allungamento alare, ed è la soluzione di solito adottata per gli alianti, che hanno ali sottili ed allungate.

A velocità vicine a quella del suono ed a velocità superiori diventa invece dominante la resistenza d'onda. Per minimizzarla sarebbe necessario avere ali corte e ad elevato angolo di freccia, ma queste risulterebbero poco efficienti a basse velocità.

Per questo motivo è stata da tempo sviluppata l'ala a geometria variabile, che può variare il suo angolo di freccia da valori prossimi allo zero (per il volo a bassa velocità) a valori elevati (per il volo ad alta velocità).

In questo schema semplificato, vediamo che in un'ala obliqua (a sinistra) la portanza ed il punto di collegamento dell'ala alla fusoliera sono sempre allineati. In un'ala simmetrica, invece, la linea che congiunge i punti di applicazione della portanza non passa per il punto di collegamento tra ali e fusoliera. Questo genera uno sforzo torcente tanto maggiore quanto maggiore è l'angolo di freccia

Un'ala obliqua avrebbe prestazioni migliori di un'ala in cui entrambe le semiali abbiano lo stesso angolo di freccia, in quanto gli studi finora svolti dimostrano che questa soluzione riduce di molto la resistenza d'onda. Un velivolo ad ala obliqua potrebbe quindi avere una minor resistenza a bassa velocità, a cui si accompagna un minor consumo di carburante e quindi un raggio d'azione maggiore a parità di prestazioni.

Un'ala con questa struttura sarebbe anche più solida, perché il baricentro dell'ala e la portanza si troverebbero sempre allineati, senza genere quindi sforzi che possano deformare l'ala. Un'ala a freccia variabile infatti è sottoposta ad una forza di torsione proporzionale all'angolo di freccia.

Lo svantaggio principale che ha evitato l'introduzione delle ali oblique è il complesso comportamento aerodinamico, che rende complessa la progettazione e la gestione del volo fino all'introduzione di metodi di calcolo avanzati e di efficienti sistemi di volo servoassistito.

In teoria, comunque, l'uso di aerei ad ali oblique potrebbero migliorare drasticamente il trasporto aereo commerciale, riducendo i consumi ed i costi e diminuendo la rumorosità nelle vicinanze degli aeroporti.

Le ricerche della NASA[modifica | modifica sorgente]

Sono state svolte ricerche per applicare il principio dell'ala obliqua ad un aereo di linea transcontinentale. Il centro di ricerca NASA della base di Ames ha svolto studi preliminari per la costruzione di un aereo di linea supersonico da 500 posti con ala obliqua nel 1991.
A seguito di questi studi è stato costruito un piccolo dimostratore radiocomandato, con un'apertura alare di 6.1 metri. Ha volato una volta sola per quattro minuti nel maggio del 1994, ma ha comunque dimostrato la possibilità di volo stabile con un'ala obliqua con angoli da 35 a 50 gradi. Nonostante il successo, il NASA High Speed Research program (programma di ricerca sulle alte velocità) ed i futuri studi sulle ali oblique sono stati cancellati.

Il progetto DARPA[modifica | modifica sorgente]

La statunitense DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency) ha stipulato con la Northrop Grumman un contratto da 10.3 milioni di dollari per gli studi preliminari per un aereo ad ala volante basato sull'ala obliqua[5]. Il progetto è conosciuto come Switchblade, traducibile letteralmente come coltello a scatto.

Il programma mira alla produzione di dimostratore tecnologico per esplorare le varie sfide che un progetto così radicalmente nuovo presenta.
L'aereo proposto sarà un'ala volante pura, ovvero un aereo privo di piano di coda o fusoliera. L'ala sarà di tipo obliquo [6]. Questa configurazione dovrebbe dare una combinazione di alte velocità, lungo raggio e lunga vita.[7].
In programma si svolgerà in due fasi. Nella prima fase verranno esplorati gli aspetti teorici per sviluppare un design concettuale. Nella fase due prevede la progettazione, la realizzazione ed il test di volo di un aereo sperimentale. Il risultato sarà un insieme di dati da utilizzare nello sviluppo di futuri progetti analoghi.
Sono stati attualmente terminati i test in galleria del vento, ed il progetto è apparso essere "utilizzabile e robusto" [8].

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ http://www.luft46.com/bv/bvp202.html
  2. ^ http://www.luft46.com/mess/mep1109.html
  3. ^ (DE) Werner Heinzerling, TU Darmstadt p.7 + 8 german
  4. ^ History of Aerodynamics
  5. ^ G. Warwick - Flight International, Num 5029, Vol 169, Pg 20.
  6. ^ DARPA Oblique Flying Wing
  7. ^ DARPA DARPA begins unique oblique flying wing program
  8. ^ New Angles: Wind tunnel results point way forward for tailles oblique flying wing study, Aviation Week and Space Technology, October 8, 2007, p. 34-35.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]