Per gli appassionati dei tuttala
 

Segnalo un interessantissimo video della recente conferenza del direttore dei Centro di Studi Aerodinamici della Nasa, Al Bowers:



Tutto MOLTO interessante per gli aeromodellisti.

Ma nonostante i trent'anni di studi dell'esimio Professore, rimango dell'idea che l'enorme tuttala che si vede alla fine del video (circa a 45 min.), sia meno efficiente di un aliante tradizionale.

Voi cosa ne pensate?

In ogni modo, appena ho tempo, cerco di trovare i dati del modello in questione......che è comunque bellissimo.

Ettore

Beh....ho sempre pensato che meno resistenza equivale a più efficienza.

Siceramente penso che la tua affermazione sia priva di senso.
Non perché mi fidi totalmente (e non ciecamente) di quello che dice Al Bowers che seguo da tanto tempo, ma perché se vuoi fare una comparazione devi stabilire i termini della comparazione stessa.
C'è da dire poi che nel volo a vela, ad esempio, dopo gli Horten nessuno, o quasi, ha lavorato seriamente alla configurazione tuttala.
Mi vengono in mente solo il gruppo dell'Akaflieg Braunschweig che ha costruito l'SB-13, Jim Marske (progettista dei Pioneer I, II, II e IV) e anima, assieme all'aerodinamico John Roncz, del Group Genesis. E non è comunque poco.
Sulla configurazione tradizionale hanno lavorato tutti gli altri.
Pareggiando i rapporti di forza, magari, dalla configurazione tuttala potrebbero venir fuori clamorose sorprese.:wink:

Esistono diverse versioni in diverse misure degli alianti tuttala riconducibili ad una serie NASA chiamata Prandtl-D, con credo ben diverse finalità.
Alcune numerose foto sono reperibili in Internet (vedere NASA Prandtl project - Nest of Dragons ), ma è difficile trovare validi disegni costruttivi.
Sostanzialmente si tratta di studi sulla distribuzione della portanza, che appare migliore quando è BSLD = Bell-Shaped Lift Distribution (a campana),
piuttosto che ellittica.
Il segreto (di Pulcinella?) sta nello svergolamento dei vari profili dalla radice alle estremità alari, con diverse tipologie di alettoni-elevons.
A tale scopo può essere utile dare un'occhiata alla Fig. 4 di 11 tipologie studiate in precedenza dal Dr. Edward Udens ed Altri, in:
http://www.rcsoaring.com/rcsd/RCSD-2003-06.pdf
Mi pare che siano state divulgate dalla NASA informazioni sui profili, sia delle "tips" (estremità) che del "root" (radice alare), vedere in RC-Groups:
https://www.rcgroups.com/forums/show...tl-BSLD-design (4 pagine)
Prandtl-D tip - NASA Preliminary Research Aerodynamic Design To Lower Drag (prandtl-d-tip-ns)
Prandtl-D root - NASA Preliminary Research Aerodynamic Design To Lower Drag (prandtl-d-root-ns)

Le finalità degli studi sui tuttala della serie Prandtl-D della NASA sembrano orientate a far volare su Marte un piccolo tuttala chiamato Prandtl-m, con apertura alare circa 1 m.
Cosa strana è che alla NASA sanno che su Marte l'atmosfera dovrebbe essere così rarefatta (circa 1/100 della terrestre) da quasi impedire il volo aerodinamico.
Da trasformare le fantastiche planate dei Prandtl-D terrestri, posti in teoria su Marte, in "planate" di sassi.
Dunque perché insistere a progettare alianti tuttala simili ai Prandtl-D, in particolare il gigantesco Prandtl-D.3 (circa 9 m di apertura), in funzione marziana?
Credo che la serie Prandtl-D non serva solo per andare su Marte, ma sia utile soprattutto su questa Terra.
A meno che il Prandtl-m sia dotato di razzi per maggiori velocità, ma non si dovrebbe chiamarlo "glider", per provare a lanciarlo in planata da un pallone a 30.000 m, e poi a 150.000 m di altezza, dove l'atmosfera terrestre dovrebbe essere rarefatta, (forse) come quella marziana.
Tuttavia si sa che gli americani fanno esperimenti di ricerca che gli italiani si sognano.

La distribuzione a campana della portanza è la grandissima intuizione dei Fratelli Horten.
Certo, come dici tu, si può ottenenere utilizzando lo svergolamento delle superfici mobili o, forse meglio, studiando una famiglia di profili che opportunamente calettati portino ad una distribuzione ellittica.
C'è molta letteratura in proposito.
La configurazione 4 riportata sull'articolo di RC Soaring Digest è a distribuzione della portanza ellittica.
Poi, forse, calettando le superfici in un certo modo, si può riuscire ad ottenere una distribuzione a campana.
La configurazione che si avvicina di più al Prandtl-D è la 11 (che ha distribuzione della portanza "bell-shaped" per così dire "nativa") che alcune fonti chiamano Paoli-Wing.

Pampa, spiegami cosa significa "nativa".

Piuttosto della 11, la configurazione degli alettoni-elevons impiegata nel Prandtl-D.3 è la configurazione 10, che alcuni chiamano anche Paoli wing.
Potete verificare ciò analizzando ed ingrandendo alcune foto di fondo pagina del link:
NASA Prandtl project - Nest of Dragons .
Si vede chiaramente il taglio diagonale posteriore delle estremità alari, cioè la cerniera degli alettoni-elevons.
In effetti la configurazione Paoli wing presenta le parti mobili tagliate fino alle "tips" in diagonale rispetto al bordo d'uscita alare:
the paoli flying wing .

Mi sembra che la distribuzione ellittica della portanza sia peggio di quella a campana BSLD, proprio per utilizzare al meglio gli alettoni, la campana diminuendo i perversi effetti dell'imbardata inversa.
A questo proposito è accessibile sul Web un ottimo articolo storico dell'Ing. Ferdinando Galé:
http://www.fiamaero.it/regolamenti/o...ire-horten.pdf .

Volevo scrivere 10, ho scritto 11. :wink::D

La distribuzione ellittica è quella che "formalmente" garantisce la minore resistenza e quindi, in teoria, la migliore efficienza.

Tuttavia, non sarebbe staticamente e dinamicamente stabile se non al prezzo di utilizzare profili autostabili.

Ora, "generalmente", un profilo autostabile, a parità di tutti gli altri fattori (apertura alare, allungamento, carico alare, corde medie e non, rapporti di rastremazione, ecc. ecc.) non sarà mai così efficiente come un profilo "normale" (e forse bisognerebbe aggiungerci un profilo "normale" applicato ad un aereo con piano di coda).

La distribuzione ellittica era usata appunto sul SB-13 al fine d'ottenere il miglior rapporto di efficienza.
Infatti questo aliante impiegava profili autostabili (se non sbaglio) e non svergolati (o non particolarmente svergolati).

Quello che mi è sempre rimasto ignoto è perchè avessero anche impiegato una configurazione a freccia che invece "chiamerebbe" l'impiego di profili non autostabili, almeno alla radice e svergolamenti opportuni.

Gli americani di Genesis e Pioneer infatti, avendo sempre deciso di usare profili autostabili (e distribuzioni ellittiche o comunque molto prossime a quest'ultima) non si sono mai posti il problema di "frecciare" l'ala all'indietro (anzi, tendenzialmente la hanno pure frecciata in avanti).
Ho sempre pensato che in questo fossero (al pari di Fauvel) coerenti a costo di pagare il "maggior" prezzo in termini di efficienza di profili autostabili.

La distribuzione a campana è tipicamente usata e "ottimale" in tuttala a freccia dove la parte esterna e arretrata delle estremità è di fatto deportante assolvendo alla funzione di garantire la necessaria stabilità al pari di un timone di profondità.
Come detto, con simile configurazione e distribuendo opportunamente lo svergolamento (geometrico o aerodinamico che sia), si possono usare profili portanti alla radice evolvendoli eventualmente in simmetrici o autostabili all'estremità.
Di fatto non mi risulta che neanche gli Horten lo abbiano mai fatto (e con gli anni non ho mai trovato una risposta convincente) in quanto anche loro partivano comunque alla radice con profili autostabili di loro disegno.
Da profano ho sempre pensato che la soluzione fosse "castrante" in partenza, anche se probabilmente rendeva il velivolo volabile e controllabile.
Magari per un aereo a motore l'efficienza pura non è indispensabile ma su un aliante invece sì.

La risposta che mi sono dato è che, penso, sia "matematicamente" dimostrabile che, comunque, anche la "migliore" distribuzione a campana (ossia quella che richiede il minor svergolamento possibile per rendere stabile l'ala a parità di tutti gli altri parametri di confronto con un'ala tradizionale) sia complessivamente più inefficiente di una distribuzione ellittica di portanza abbinata ad un comune piano di coda (anche quest'ultimo ovviamente dimensionato in modo ottimale). Anche se di poco.

Inoltre la distribuzione a campana, specie se abbinata a forti allungamenti e rapporti di rastremazione, deve spesso (sempre?) fare i conti con fenomeni di flutter o sovraccarichi negativi delle estremità specie in picchiate a forte velocità.
(Una distribuzione ellittica avrebbe invece il "vantaggio" di garantire un carico "uniforme" ad ogni angolo d'attacco).

Penso che la NASA stia studiando dei tuttala per Marte "semplicemente" perchè sarebbe il velivolo meno complicato e ingombrante da "impacchettare" all'interno di una sonda interplanetaria. Poco importa se, conti alla mano, non poi così tanto efficiente come l'ala di un Eta.
Ingombri ridotti e peso contenuto è tutto carico pagante risparmiato per il razzo vettore che lo deve sparare in viaggio.

La distribuzione a campana, soluzione degli Horten, è nata esclusivamente per annullare gli effetti dell'imbardata inversa.
Gli Horten non si erano resi conto, almeno credo, che la stessa distribuzione può procurare un'ala di maggiore efficienza dati determinati presupposti: a parità di Momento Flettente all'attacco consente di avere un'ala strutturalmente più leggera, oppure, a parità di peso consente un maggiore allungamento come dimostrato da Klein e Viswanathan.

In verità pare che neanche gli Horten si fossero accorti degli effetti sull'imbardata inversa se è vero che Bowers afferma "Horten did not understand the origin
of the induced thrust at the outboard ends of the wings for proverse yaw, and he did not prove that proverse yaw exists".

Ho sempre pensato, ma probabilmente a torto, che gli Horten usassero la distribuzione a campana per ottenere un momento e un coefficiente di momento dell'intero velivolo nullo e/o positivo al fine di rendere stabile e volabile l'aereo.