[mattafla]

Beppe ed Ettore (ed Altri) siete bravissimi nelle costruzioni, ben al di sopra delle mie realizzazioni modellistiche, ma vi devo tirare le orecchie perché avete eluso parte delle mie domande, oppure io non ho capito bene tutte le vostre risposte. Tenterò un riassunto inerente la stabilizzazione dei tuttala, riassunto che potrebbe essere sbagliato in alcuni punti essenziali. Se così fosse, vi prego di correggermi. E’ un tentativo di verifica delle mie poche (nonostante lo spiritoso teorema di Quenda) e mie ben confuse idee sull’argomento oggetto del “topic”, sperando di non suscitare corollari al citato teorema.
Compendium (e miei dubbi) sulla stabilità longitudinale delle ali volanti.
Esistono in aeromodellismo 2 tipologie di intendere i tuttala, descritte in A) e , tipologie ben diversificate in base ai profili alari, 2 facce della stessa medaglia.
A) = (tuttala come i miei di cartoncino) con profilatura alare di semplici piani inclinati, a stabilizzazione perlopiù simil convenzionale “posteriore” o talora a stabilizzazione simil canard “anteriore”.
Nella tipologia A) il reflex, inteso come diedro longitudinale o svergolamento, è “apparente”, costituito da 2 superfici antero/posteriori diversamente inclinate, con opportuna ripartizione delle rispettive portanze.
In presenza di tale reflex, aumentando l’incidenza diminuisce (perlopiù) la deportanza di coda, con effetto picchiante, ristabilizzante in caso di cabrata dovuta a cause esterne (tramite opportuna conformazione del reflex medesimo: sono appunto le condizioni che tuttora vorrei approfondire). Dunque il reflex può fornire un effetto stabilizzante più o meno valido, anche se diminuisce sempre l’efficienza, in funzione della conformazione del profilo antero/posteriore.
Nella tipologia A) gli spessori di ogni sezione alare sono di secondaria importanza, rispetto ai fini della scelta stabile degli angoli di piega, inclinazioni, suddivisione superfici antero/posteriori, allungamenti, rastremazioni e frecce alari possibili, per non parlare dei possibili simulacri della coda Horten. L’ottenimento della stabilità in A) può prevalere sulla massima efficienza aerodinamica possibile.
La domanda di fondo, nel caso di una lastra piana piegata, è: per stabilizzare dinamicamente un siffatto aliante tuttala, basta il margine statico equilibrante od occorre un minimo di qualcosa di diverso in più?
Il qualcosa in più potrebbe essere appunto il reflex “apparente”, tuttavia anche la freccia alare ha la sua importanza aggiuntiva, collaterale o preponderante sul reflex.
Con la freccia positiva c’è circolazione di flusso dalla radice verso le estremità delle semiali: è come se le estremità fossero più veloci, con momento aerodinamico alla radice minore dei momenti alle estremità alari. A parte fenomeni di “flutter” per torsione dell’ala, la cosa ai fini della stabilità statica non ci dovrebbe interessare, quando i momenti sono globalmente nulli e le forze sono a risultante zero, cioè nella planata centrata.
Se tramite una variazione intenzionale del reflex (es. alzando gli “elevons”) si aumenta il momento aerodinamico globale, il tuttala cabra e rallenta; oppure viceversa abbassando gli “elevons” picchia ed accelera.
Il tuttala può cabrare anche per una causa esterna, a pari reflex fisso. Se il momento esterno cabrante non venisse compensato, il tuttala continuerebbe a cabrare fino allo stallo, se non intervenisse automaticamente un momento interno contrario ristabilizzante, che può essere quello connaturato al reflex ed alla sua posizione.
Riguardo alla stabilità longitudinale occorre non trascurare che in un’ala a freccia, oltre ai momenti locali variabili, variano localmente anche le portanze e resistenze. A pari portanza globale nella freccia positiva avremo alla radice delle semiali meno portanza ed alle estremità più portanza, fino allo stallo di estremità. In cabrata, per via dei bracci di leva rispetto al baricentro, ciò si traduce in un momento picchiante aggiuntivo a quello dell’eventuale reflex di un’ala senza freccia, momento cioè stabilizzante in funzione della velocità di circolazione del flusso alare, che dipende dall’entità della freccia e dalla velocità di planata, senza dipendere dall’eventuale reflex, che comunque influenza anche la velocità di planata.
Quindi la freccia positiva offre un effetto longitudinalmente stabilizzante, perlopiù indipendente dal reflex, ma dipendente dalla velocità e dall’angolo di freccia. Alle usuali velocità degli aeromodelli la freccia mi sembra non far eccedere mai la stabilizzazione, dunque potrebbe essere molto utile per stabilizzare in sostituzione del reflex, ove il reflex entrasse troppo in conflitto con l’efficienza.
Il reflex sembra opzionale, la freccia può essere opzionalmente una valida sua sostituta, quando si ritenesse che il reflex diminuisca troppo l’efficienza, e la diminuisca più della freccia. Infatti anche la freccia, aumentando la resistenza, può contrastare l’efficienza, dunque è meglio che non sia eccessiva per i veleggiatori tuttala.
In conclusione il margine statico è fondamentalmente necessario, ma potrebbe essere non del tutto sufficiente, da richiedere una stabilizzazione integrativa, io non riesco ad affermare quale e quanta sia necessariamente meglio, freccia o reflex, o entrambi.
Si potrebbe far corrispondere ai gradi di reflex i gradi di freccia (es. a 1° = 2,5° circa)…ma la cosa va rivista caso per caso, credo con soluzione sperimentale, idea da verificare anche nella tipologia seguente.
Tenere presente che anche nella tipologia seguente si potrebbe fare la precedente domanda di fondo, notando però che il reflex sarà più sofisticato da valutare, in quanto determinato proprio dalla forma dei profili alari, più eventualmente in parte o del tutto sostitutivamente determinato dalla presenza di uno svergolamento alare, in generale altrettanto sofisticato.
Oltre a tutto non si può nemmeno aumentare troppo il margine statico per non peggiorare le prestazioni…
= (per aeromodellisti esperti) tuttala RC a profili elaborati, tramite un vero e proprio reflex “posteriore” incorporato nel profilo auto stabile, e/o tramite svergolamenti (preferibilmente graduali continui), in maggioranza a stabilizzazione simil convenzionale a freccia positiva, mirati alle massime prestazioni di volo (in pratica quasi le stesse degli aerei “full size”), con risultati che però potrebbero essere ottenibili anche con un reflex “anteriore”. Col vantaggio del maggior sfruttamento della portanza anteriore, per chi volesse sperimentare la stabilizzazione similcanard, potrebbe essere interessante fare tuttala profilati col bordo d’attacco del profilo rialzato, ottenendo un reflex “anteriore” incorporato nel profilo, un “flying body” da studiare e sperimentare.
Purtroppo io non mi sento abbastanza preparato per approfondire progettualmente, costruttivamente e sperimentalmente tutta la complessa tipologia , che comunque mi attrae.
L’angolo di freccia di un tuttala è il risultato di un compromesso tra stabilità ed efficienza. Io preferirei per la stabilità le ali con estremità a “sciabola”(come il SiGh), anche se dovrebbero essere più efficienti quelle “a roncola”(come il Cobra). Poi va anche a gusti estetici. Fissata una minima freccia alare, etc. secondo i casi, forse occorrono comunque un reale reflex minimo, e/od un svergolamento minimo, entrambi quasi zero.
Lo svergolamento è ciò che potrebbe servire a sostituire la mancanza di abbastanza reflex del profilo, o a vincere la totale instabilità di un profilo non auto stabile, a parte la presenza o meno della freccia alare.
La domanda ripetuta e raddoppiata nei casi è: Il reflex/svergolamento minimo diviene necessario senza freccia (o con freccia scarsa) solo se, in tali condizioni, a scapito della manovrabilità, si vuole planare più sicuri, senza modificare il margine statico minimo, oppure un reflex/svergolamento minimo è comunque sempre necessario, oltre ad un margine statico minimo indispensabile??
Certamente le risposte dipendono dai profili adottati, che nei casi non sono lastre piane. Ritengo che le risposte vadano collegate alle variazioni dei coefficienti di momento con le variazioni di incidenza, tuttavia non riesco a concretizzare bene le mie risposte. Ad es., in via qualitativa generale penso che una lastra piana possa rientrare nella categoria dei profili biconvessi simmetrici, che mi pare abbiano un coefficiente di momento focale sempre zero, che quindi non dovrebbe richiedere ulteriore equilibratura. Ma qui sono nel campo delle mie ipotesi, alimentate dai dubbi della mia ignoranza.
In pratica le aerodine sono per me un terreno inesplorato, inesplorabile senza analisi matematica e softwares specifici, basati su adeguate polari etc., per ottenere efficienze incomparabilmente superiori a quelle delle ali in cartoncino, ma con livelli di stabilità forse identici.
Esiste anche un sottocaso di = per aeromodelli RC particolari, cioè tuttala da acrobazia, perlopiù Plank (senza freccia alare), adatti anche al volo rovescio, con opportuni profili veloci (es. Tsagi e/o Simone Nosi), dove lo svergolamento alare potrebbe non interessare, essendo quasi nullo, o talora proprio nullo e meglio essendo tali profili minimamente autostabili, cioè biconvessi asimmetrici con un reale reflex “posteriore” quasi zero. Quindi tali tuttala possono essere stabili (quasi) esclusivamente per il margine statico e la posizione della trazione (o della spinta), al fine di raggiungere la massima velocità di acrobazia.
Ho citato questo sottocaso per focalizzare il coinvolgimento nella stabilità di un particolare tipo di profilo alare, ad ogni velocità desiderata. Non sto riferendomi solo a un modello di aliante tuttala, ma ad un tuttala ben motorizzato e veloce.
Domanda finale: Con svergolamento zero, quando c’è già un margine statico minimo e sufficiente per ogni desiderata velocità, eventualmente con una freccia minima non indispensabile, detto profilo minimamente auto stabile veloce (es. Tsagi e/o Simone Nosi), che presenti coefficiente di momento praticamente zero, ai soli fini della stabilità, e non dell’efficienza, può essere sostituito da un profilo semplicemente biconvesso simmetrico (senza reflex), o no?