Stabilità rilassata - Relaxed stability

In aviazione, la stabilità rilassata o negativa è la tendenza di un aereo a cambiare spontaneamente gli angoli di beccheggio e di inclinazione. Un aereo con stabilità rilassata non può essere regolato per mantenere un certo assetto e, se disturbato in beccheggio o rollio, continuerà a beccheggiare o rollare nella direzione del disturbo ad una velocità sempre crescente.

Questo può essere contrastato con il comportamento di un aereo con stabilità positiva, che può essere regolato per volare a un certo assetto, che continuerà a mantenere in assenza di input di controllo e, se perturbato, oscillerà in un semplice movimento armonico su una scala decrescente intorno, e alla fine tornare a, l'atteggiamento tagliato. Un aereo positivamente stabile resisterà anche a qualsiasi movimento di banca. Un Cessna 152 è un esempio di aereo stabile. Allo stesso modo, un aereo con stabilità neutra non tornerà al suo assetto originale senza input di controllo, ma continuerà a rollare o beccheggiare a una velocità costante (né crescente né decrescente).

I primi aerei

I primi tentativi di volo più pesante dell'aria erano contrassegnati da un concetto di stabilità diverso da quello utilizzato oggi. La maggior parte degli investigatori aeronautici considerava il volo come se non fosse così diverso dalla locomozione di superficie, tranne per il fatto che la superficie era elevata. Pensavano di cambiare direzione in termini di timone di una nave , in modo che la macchina volante sarebbe rimasta essenzialmente a livello nell'aria, così come un'automobile o una nave in superficie. L'idea di piegarsi o rotolare deliberatamente da un lato sembrava indesiderabile o non era entrata nel loro pensiero.

Alcuni di questi primi investigatori, inclusi Langley , Chanute e più tardi Santos-Dumont ei fratelli Voisin , cercarono l'ideale della "stabilità intrinseca" in un senso molto forte, credendo che una macchina volante dovesse essere costruita per rotolare automaticamente in orizzontale ( laterale ) posizione dopo qualsiasi disturbo. Hanno raggiunto questo obiettivo con l'aiuto di ali cellulari Hargrave (ali con una struttura di aquilone box , compresi i pannelli verticali) e ali fortemente diedri . Nella maggior parte dei casi non includevano alcun mezzo per controllare il rollio dell'aereo da parte del pilota: potevano controllare solo l'elevatore e il timone. L'effetto imprevisto di ciò era che era molto difficile far virare l'aereo senza rotolare. Sono stati anche fortemente influenzati dalle raffiche laterali e dai venti laterali al momento dell'atterraggio.

I fratelli Wright progettarono il loro primo Flyer motorizzato del 1903 con ali anedriche ( pendenti ), che sono intrinsecamente instabili. Essi hanno dimostrato che un pilota può mantenere il controllo del rollio laterale ed è stato un buon modo per una macchina volante a girare da " banca " o "magra" all'interno della curva, proprio come un uccello o semplicemente come una persona in sella a una bicicletta. Altrettanto importante, questo metodo consentirebbe il recupero quando il vento inclinava la macchina su un lato. Sebbene utilizzato nel 1903, non sarebbe diventato ampiamente conosciuto in Europa fino all'agosto 1908, quando Wilbur Wright dimostrò agli aviatori europei l'importanza dell'uso coordinato di ascensore, timone e controllo del rollio per effettuare virate efficaci.

Posizione dell'ala verticale

Il posizionamento verticale dell'ala modifica la stabilità al rollio di un aereo.

  • Un velivolo con una posizione alare "alta" (cioè posizionato sopra la fusoliera) ha una maggiore stabilità al rollio. Ad esempio, il Cessna 152 .
  • Un aereo con un'ala "bassa" (cioè, sotto la fusoliera) ha una minore stabilità al rollio. Il Piper Pawnee utilizza un'ala "bassa".

Velivolo instabile

I moderni aerei militari, in particolare i modelli a bassa visibilità (" invisibile "), mostrano spesso instabilità a causa della loro forma. Il Lockheed F-117 Nighthawk, ad esempio, impiega una fusoliera e una forma alare altamente non tradizionali per ridurre la sua sezione trasversale radar e consentirgli di penetrare le difese aeree con relativa impunità. Tuttavia, le sfaccettature piatte del design riducono la sua stabilità al punto in cui era necessario un sistema fly-by-wire computerizzato per consentire un funzionamento sicuro.

I progetti di stabilità rilassata non sono limitati ai jet militari. Il McDonnell Douglas MD-11 ha un design di stabilità rilassato che è stato implementato per risparmiare carburante. Per garantire la stabilità per un volo sicuro, è stato introdotto un LSAS (Longitudinal Stability Augmentation System ) per compensare lo stabilizzatore orizzontale piuttosto corto dell'MD-11 e garantire che l'aereo rimanga stabile. Tuttavia, ci sono stati incidenti in cui la rilassata stabilità dell'MD-11 ha causato un "turbamento in volo".

Instabilità intenzionale

Il Lockheed F-117 Nighthawk non è un design intrinsecamente stabile.

L'ultima generazione di aerei da combattimento impiega spesso elementi di design che riducono la stabilità per aumentare la manovrabilità . Una maggiore stabilità porta a una minore autorità della superficie di controllo; pertanto, un design meno stabile avrà una risposta più rapida agli input di controllo. Questo è molto ricercato nella progettazione di aerei da combattimento.

Un aereo meno stabile richiede deviazioni di controllo minori per iniziare la manovra; di conseguenza la resistenza e le sollecitazioni imposte dalla superficie di controllo saranno ridotte e la reattività dell'aeromobile sarà migliorata. Poiché queste caratteristiche tipicamente renderanno il controllo da parte del pilota difficile o impossibile, una stabilità artificiale verrà tipicamente imposta utilizzando computer, servocomandi e sensori come parti di un sistema di controllo fly-by-wire .

Riferimenti

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Bibliografia