Feb 092018
 

Da sempre l’uomo ha desiderato di poter volare, ma la natura non lo ha fornito degli strumenti adatti a compiere questa azione. Dallo studio, però, dei volatili, dalle loro caratteristiche e dalla loro conformazione, ha cercato di carpire i segreti che consentono a questi esseri di librarsi e di spostarsi in aria. Oggi, dopo decenni di sperimentazione e tentativi, l’uomo vola liberamente da una parte all’altra del mondo attraverso degli strumenti, miracoli di ingegneria, che si chiamano aerei.

Ma com’è possibile volare? In realtà, si tratta di un fenomeno puramente fisico, ed una volta compreso il segreto di come questo avviene, riuscire a realizzarlo è diventato relativamente semplice, anzi ci si è spinti oltre realizzando aerei più grandi e veloci (vedi Il Gigante dei Cieli: AIRBUS A380), pieni zeppi di tecnologie e comfort.

LA PORTANZA

Il prodigio del volo, è possibile grazie ad un fenomeno fisico chiamato Portanza. Si definisce come “la spinta perpendicolare alla direzione del moto che si produce per effetto del flusso dell’aria intorno all’ala“. Questo fenomeno, sostiene in aria, i grandi aerei ma allo stesso modo anche gli alianti o gli uccelli.

Il segreto sta nella differenza di pressione tra la parte superiore e quella inferiore dell’ala, ma questo è solo un aspetto del fenomeno che consente agli aerei di restare in aria. L’altro aspetto importante, è l’angolo di inclinazione. L’ala, infatti, deve risultare inclinata verso l’alto di un angolo chiamato angolo di attacco per poter creare una sufficiente portanza in grado di far superare all’aereo la forza di gravità. La dimensione di quest’angolo deve essere studiata attentamente in modo da massimizzare la portanza e rendere massima la differenza di velocità dell’aria tra la faccia superiore e quella inferiore dell’ala.

L’AEREO E LE SUE ALI

E’ proprio la sagoma dell’ala che, fa in modo (come si vede dalle figure precedenti) che l’aria scorra più velocemente su una superficie (superiore) rispetto che sull’altra (inferiore). Anzi, le curve di flusso nella parte superiore, sempre a causa della forma, tendono a schiacciarsi una vicino all’altra. Quindi data la maggiore distanza da compiere, l’aria nella parte superiore è costretta ad accelerare. Aumentando la velocità, cala la pressione. Al contrario, nella parte inferiore, l’aria passa più lentamente  e la pressione aumenta.

Per un principio della fisica, se sulla faccia superiore dell’ala, chiamata dorso, la pressione dell’aria è minore che in quella inferiore chiamata ventre, la forza risultante crea un effetto di risucchio verso l’alto, che aumentando, supera l’intensità della forza di gravità, consentendo all’aereo di librarsi in aria e mantenersi in volo.

Durante un volo, sono 4 le forze che agiscono sul velivolo. La portanza, ossia il risucchio verso l’alto dovuto alla differenza di pressione sull’ala che, compensa le forze che trascinerebbero l’aereo verso il basso cioè il suo peso e la forza di gravità. E poi, la forza motrice o trazione, ossia la spinta data dai motori che deve compensare l’attrito o resistenza causato dall’aria che impatta sulla superficie dell’aereo.

Una volta superate le fasi iniziali, durante quello che viene chiamato volo orizzontale, le forze debbono essere a due a due uguali. La forza motrice dovrà essere uguale all’attrito, mentre la portanza dovrà essere uguale al peso. Se la spinta dei motori aumenta, l’aereo accelera, se la portanza cresce, l’aereo sale di quota.

Bisogna comunque tener presente anche un altro fattore, la rarefazione dell’aria. Infatti, salendo di quota, l’aereo incontra aria sempre più rarefatta, con conseguente diminuzione dell’attrito. Questo lo porta, a parità di spinta, ad accelerare ma è anche costretto a mantenere questa maggiore velocità per compensare la perdita di portanza che lo costringerebbe inevitabilmente a perdere quota.

La portanza che entra in gioco durante tutto il volo, dipende da due fattori chiave: da un lato la velocità dell’aereo rispetto all’aria e dall’altro dalla conformazione e inclinazione dell’ala.

Ma la velocità dell’aereo cambia durante tutte le fasi del volo, quindi bisognerà adattare l’ala a questi differenti momenti.

Schema parti mobili dell’ala

Per questo è dotata di tutta una serie di parti mobili come gli slat e i flap o ipersostentatori che alle estremità anteriori o bordo d’attacco e posteriori o bordo di uscita o di fuga, cambiano alla bisogna il profilo alare e la sua superficie in modo da consentire all’aereo di adattarsi a tutte le situazioni del volo.

Ala con parti mobili chiuse ed estese

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Mag 272017
 
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Airbus Vahana

Abbiamo da poco parlato di Vahana (Airbus Vahana: l’aereo che vola da solo), il veicolo aereo a guida autonoma che Airbus Industries sta testando per la movimentazione in città. Lo scopo di Airbus è quello di risolvere il problema del traffico e del congestionamento delle città a causa della quantità enorme di veicoli in circolazione.

Ma oltre a Vahana, altri progetti sono in cantiere da parte del colosso dell’aviazione europea; all’ultimo salone dell’Auto di Ginevra, Airbus ha presentato un veicolo rivoluzionario, un concept che modifica completamente il modo di viaggiare e spostarsi in città: sto parlando di Pop-Up.

Si tratta di un veicolo di trasporto autonomo modulare costituito da tre componenti che si combinano tra di loro, totalmente green. Realizzato con l’eccellenza italiana del design, la Italdesign, Pop-Up è formato da una capsula in fibra di carbonio con due posti passeggeri, una base elettrica a quattro ruote e un modulo aereo  dotato di quattro rotori, anch’essi elettrici, per il decollo verticale.

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La capsula passeggeri, può agganciarsi in pochi istanti o al modulo terrestre o al modulo aereo.

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Agganciata al modulo terrestre, la capsula passeggeri, diventa una piccola city car autonoma nel senso che, il passeggero che deve effettuare lo spostamento, programma attraverso il proprio smartphone il punto della città in cui deve recarsi; in questo modo il modulo terrestre viene a prelevarci per condurci al luogo di destinazione. Se la meta è troppo lontana dal punto di partenza il modulo aereo arriverà e aggancerà la capsula e come un drone lo solleverà per trasportarlo velocemente nelle vicinanze del luogo di destinazione.

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Quindi in base alle necessità o alla distanza, il modulo Pop-Up, sceglierà il sistema di trasporto preferibile. Il cuore di questo sistema è una centrale di intelligenza artificiale in grado di programmare e controllare gli spostamenti di tutte le capsule disponibili e gestire in tempo reale il traffico sia terrestre che aereo. La piattaforma farà anche in modo da rendere lo spostamento personalizzato e piacevole per gli occupanti delle capsule. Il vantaggio non è indifferente, perché il modulo aereo può prelevare la capsula in qualunque momento e in qualunque luogo per cui se ci si trova bloccati in mezzo al traffico, il modulo aereo interviene preleva la capsula e il modulo terrestre torna da solo alla stazione di parcheggio.

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Il sistema potrebbe essere messo in commercio già tra poco tempo secondo i general manager di Airbus Mobility, perché sia la tecnologia elettro-meccanica, il design che il sistema di propulsione sono già da adesso realizzabili e funzionali.

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Altra cosa invece è il sistema di controllo; manca infatti tutta l’infrastruttura da realizzare nelle metropoli, nonché i sistemi di controllo del traffico e tutta la normativa compatibile con questo nuovo sistema di trasporto ibrido.

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Il sistema progettato da Airbus Industries e Italdesign è avveniristico ma nasce dall’esigenza di risolvere uno dei più gravi problemi che affliggono le nostre grandi città: il traffico congestionato. Chissà se nel giro di pochi anni questo sistema non possa rivoluzionare questo settore come i cellulari lo hanno fatto con quello delle comunicazioni?

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Ott 082011
 

Forse ci siamo. Il 13 maggio 2011 alle ore 10:40 da Payerne in Svizzera, è decollato il primo aereo al mondo alimentato esclusivamente da celle fotovoltaiche, il SOLAR IMPULSE. 11628 celle montate sulle ali e sulla coda, a realizzare quasi una pelle artificiale che inguaina la struttura portante dell’aereo. La velocità raggiunta da questo velivolo è di circa 60Km/h e ha raggiunto l’altezza massima di 3800m.

Bertrand Piccard

L’aereo è stato progettato da Bertrand Piccard, uno scienziato che lavora per il Politecnico Federale di Losanna in Svizzera.

Il progetto è stato realizzato secondo una scansione temporale precisa che è iniziata nel 2003. Nei successivi anni, tra il 2004 e il 2006 è stato sviluppato il concept, poi è stato realizzato il prototipo denominato Hb-Sia lungo circa 61 metri. A questo punto, nel 2010 è stato effettuato il primo test e il primo volo. Seguiranno ulteriori sperimentazioni con la realizzazione di un aereo ancora più grande (80 metri di apertura alare) e con cabina pressurizzata che consentirà di ospitare persone al suo interno e di effettuare il volo trans-oceanico, ossia di attraversare l’Atlantico alla volta degli Stati Uniti. Il decollo è previsto per il 2012 con un voli sull’equatore con 5 scali per effettuare il cambio di pilota. Ogni tratta durerà 3 o 4 giorni considerando il tempo di resistenza di ogni pilota.

La riduzione del peso delle batterie, consentirà in seguito di aggiungere un pilota per voli ancora più lunghi e non stop con obiettivo il giro del mondo. Questo prototipo, con apertura alare di 80m, pari a quella dell’Airbus A380 avrà le ali avvolte da una sottile ed elastica pellicola di celle fotovoltaiche in grado di assorbire i colpi e le distorsioni del volo. Il velivolo peserà circa 2 tonnellate.

Comunque, questo volo inaugurale, è partito alle ore 10:30 circa dall’aeroporto militare di Payerne, nel Canton Vaud, ed è atterrato allo stesso scalo dopo 87 minuti di volo alla velocità di crociera di 70Km/h e ad un’altitudine di 1200 metri.

Markus Scherdel, che lo ha pilotato, ha affermato che ancora resta molto da fare, ma che questo volo rappresenta un enorme passo avanti verso la concretizzazione del progetto e la realizzazione della visione che, premonizza un ampio e diffuso impiego delle energie rinnovabili in ogni campo della teknica.

Non ci resta che seguire l’evoluzione di questo progetto e sperare che questo possa concretizzarsi e chissà, forse saremo testimoni di un’aviazione a energia solare?

Solar Impulse in decollo

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Set 142011
 

AIRBUS, il più grande produttore mondiale di aeromobili, ha presentato al Salone Internazionale dell’Aeronautica e dello Spazio di Le Bourget, il nuovo concept del volo, l’idea che tra qualche anno volare diverrà un’esperienza sensoriale e emozionale, più che una semplice necessità di spostamento.

Concept-Cabine

La Concept-Cabine stravolgerà l’idea stesa di cabina aerea come oggi la intendiamo. Interattività, intrattenimento, multimedialità, anche lo stesso spazio fisico tra le poltrone non assomiglierà nemmeno a quanto oggi conosciamo o siamo abituati a conoscere. Potremo giocare una partita virtuale a golf, osservare lo spazio esterno e interagire con esso attraverso pannelli sensoriali, restare in collegamento con i familiari attraverso schermi oleografici.

Il progetto fissa una data: 2050 e fa seguito alla presentazione lo scorso anno dell’ Airbus Concept Plane una struttura bionica che prende spunto dalle ossa degli uccelli. Un polimero di nuova concezione consente alla struttura di adeguarsi alle situazioni: aggiunge o riduce la resistenza a seconda delle necessità, ed è rivestita da una membrana intelligente che ricopre tutte le pareti della cabina, in grado di controllare la temperatura interna e di diventare trasparente consentendo ai passeggeri una visione a 360° dell’esterno. Inoltre, questa membrana interna è dotata di una rete neuronale che crea un’interfaccia tra passeggero e velivolo, interagisce con esso, risponde alle esigenze, modifica la forma stessa della poltrona per adattarla al corpo del passeggero.

Non esistono più le classi tradizionali che differenziano i passeggeri tra business, first e economy, ma aree tematiche personalizzate in grado di offrire nuovi livelli di esperienza calibrati sul tipo di passeggero. Quindi, troviamo aree relax e benessere, che forniscono tutte le esperienze di una SPA 5 stelle: aromaterapia, digitopressione, cromoterapia e quanto altro sarà richiesto secondo un concetto di assoluta personalizzazione del viaggio. Il tutto godibile durante il volo ed osservando lo spazio intorno a se dalla struttura trasparente del velivolo.

Area interattiva – in questa zona proiezioni pop up virtuali possono ricreare tutte le ambientazioni che vogliamo: dai giochi oleografici alle campagne della Scozia dove passeggiare ascoltando i suoni della natura.

Area smart tech – è studiata sui bisogni individuali del passeggero, per cui le compagnie potranno personalizzare l’esperienza di volo e differenziare le tariffe. Si spazierà delle esigenze e servizi di lusso, a quelli specifici per una clientela che necessita assistenza o preferisce avere la sensazione di restare con i “piedi per terra”. Il tutto all’insegna dell’assoluta personalizzazione del viaggio nella visione di trasformare un’esigenza, come già detto, in una esperienza sensoriale unica e irripetibile.

Concept-Plane

Tutto ciò senza dimenticare un concetto ormai non più trascurabile: l’eco-sostenibilità. I due miliardi di euro investiti da Airbus in ricerca e sviluppo sono finalizzati a creare aeromobili più compatibili con l’ambiente. Quindi, meno rumorosi e inquinanti. 100% riciclabile, dotati di materiali autopulenti ricavati da fibre vegetali sostenibili che ridurranno sprechi e manutenzione e che utilizzeranno la temperatura corporea dei passeggeri per alimentare alcuni elementi della cabina.

Tutto ciò è già in fase di studio, ma ovviamente non tutto vedrà la luce quando previsto da Airbus o forse mai, ma la sperimentazione di queste nuove tecnologie sicuramente porterà a scoprirne di nuove e forse migliori che di volta in volta saranno integrate sui nuovi aeroplani.

Auguri ad Airbus