Elicottero dal '900 ad oggi

PERCORSO MULTIDISCIPLINARE

 Influenza del temporale sui fenomeni al suolo....................................................................pag 44

STORIA

 Prima Guerra Mondiale........................................................................................................pag 46

 Trattati di pace. ...................................................................................................................pag 52

ITALIANO

 L’ermetismo.........................................................................................................................pag 55

 Giuseppe Ungaretti: vita ed opere........................................................................................pag 57

 La poetica ungarettiana........................................................................................................pag 59

INGLESE

 Helicopter.............................................................................................................................pag 64

 Uses......................................................................................................................................pag 65

 Rotor configuration..............................................................................................................pag 66

SITOGRAFIA ............................................................................................................................pag 68

BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................................pag 69

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PERCORSO MULTIDISCIPLINARE

AEROTECNICA 3

PERCORSO MULTIDISCIPLINARE

L’ELICOTTERO

L'elicottero è un aeromobile caratterizzato da un'ala rotante che consente il decollo e l'atterraggio

verticali e lo stazionamento aereo (sosta stabilizzata in un punto fisso sospeso). È stato inventato nel

1936 e rappresenta oggi la categoria di aeromobili più diffusa dopo l'aeroplano.

L’ELICOTTERO MODERNO

Solo nel Novecento, quando lo sviluppo dell'aeronautica aveva consolidato le esperienze di volo con

l'aereo, e quando comunque la fisica meccanica poteva ormai fornire il necessario supporto scientifico,

fu ristudiata una macchina capace di quelle prestazioni caratteristiche dell'elicottero.

Proprio con l'aereo ci si era ritrovati di fronte al problema della controrotazione, per il caso dei

monoelica, ma la presenza delle ali fisse e la proporzione fra la portanza (dipendente dalla superficie

alare) e le velocità di quei velivoli rendeva agevole la soluzione. L'elicottero invece non aveva ali

fisse, e si dovette attendere che qualcuno pensasse al secondo rotore per poter iniziare a studiare

velivoli stabilizzati.

Il problema viene affrontato con successo nel 1930 da Corradino D'Ascanio che realizza un elicottero

coassiale che stabilisce il record di altezza (17,4 m), durata (8 minuti e 45 secondi) e distanza (1.078

m). 4

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Il secondo grande problema da risolvere, anche più grande del primo, era il fatto che quando

l'elicottero inizia ad avanzare, le pale che hanno una componente della propria velocità diretta come la

direzione di avanzamento dell'elicottero, si muovono più velocemente delle altre, generando una

portanza maggiore e ribaltando l'elicottero. Questo problema fu risolto con una grande innovazione nel

rotore, che permette di cambiare l'inclinazione ("angolo di attacco") delle pale ad ogni giro, in modo

da equilibrare la portanza delle pale che hanno velocità assoluta più elevata con quella delle pale più

lente.

Il primo elicottero pronto per la produzione di serie pare sia stato il tedesco Focke-Wulf Fw 61, nel

1936, ma molte erano state le macchine sperimentali preparate nei decenni precedenti.

Il primo modello militare impiegato attivamente fu invece il Flettner Fl 282 'Kolibri', usato dalla

marina militare germanica durante la seconda guerra mondiale come velivolo per la ricognizione da

imbarcare a bordo delle navi di scorta ai convogli.

LA TECNICA

L'elicottero è dotato di un motore aeronautico leggero che muove i rotori (che potrebbero intendersi

come gli elementi finali della trasmissione - ma che sono anche delle macchine a sé, provvedendo altre

funzioni di gestione delle pale), i quali portano in rotazione una serie di ali, dette pale, le quali

muovono l'aria in modo da far

spostare il velivolo per reazione.

Per questo gli elicotteri si definiscono

anche velivoli ad ala rotante, in

contrapposizione agli aerei,

denominati ad ala fissa.

La portanza (taluni, comunque,

giudicano improprio parlare di

portanza in senso aerodinamico,

trattandosi di un vero e proprio flusso

orientato di origine meccanica, e

dunque di una spinta, come per la

nautica) è fornita al velivolo dalle

pale, le quali provocano la spinta di

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reazione.

Le pale, in realtà, non sono orizzontali, ma hanno un'inclinazione rispetto al loro piano così che

quando ruotano possano fendere l'aria e sospingerla verso il basso con maggiore o minore spinta.

Questa inclinazione è detta "angolo d'attacco" ed è regolabile secondo le necessità d'impiego con un

controllo detto "collettivo".

Il problema non risolto da Leonardo riguarda il moto circolare del rotore, che crea una forte coppia

rotazionale in direzione opposta, che deve essere compensata affinché il velivolo possa mantenere una

direzione definita: al moto delle pale che girano in un senso, infatti, verrebbe ad aggiungersi, per

compensazione, un corrispondente moto del corpo del velivolo in senso inverso.

Per evitare questo moto indesiderato, nella coda degli elicotteri, è installato un secondo piccolo rotore

le cui pale girano in senso

verticale, per bilanciare la

rotazione orizzontale di

quelle del rotore

principale: in alcuni

modelli, dotati di due

rotori principali

controrotanti come gli

Hokum russi od i

Chinook americani,

questo accorgimento non

è necessario poiché le

pale di ciascun rotore hanno rotazioni antagoniste e non causerebbero quindi nessuna rotazione del

corpo.

Recentemente sono comparsi sul mercato dei nuovi modelli che sfruttano il flusso d'aria generato dai

gas di scarico della turbina, indirizzandolo lateralmente in coda, per ottenere lo stesso risultato.

Il rotore è un pezzo molto sofisticato, perché consente, all'aumentare della velocità dell'elicottero, di

cambiare l'inclinazione delle pale ad ogni giro, cosa tutt'altro che semplice, ma indispensabile per

evitare che l'elicottero si ribalti anche a velocità minime, a causa della maggiore spinta fornita dalle

pale che stanno girando contro vento, quindi con velocità all'aria maggiore. 6

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IL ROTORE

Il rotore principale di un elicottero ha la funzione di fornire le forze sostentatrice e propulsiva nonché

le coppie di rollio e di beccheggio necessarie per il controllo longitudinale e trasversale.

I parametri geometrici principali del rotore sono:

 il numero delle pale

 la forma delle pale: sezione, allungamento, rapporto di rastremazione, svergolamento

 la forma del profilo: spessore, curvatura e così via.

Le pale del rotore sono collegate al mozzo per mezzo di tre

cerniere. L'impiego delle cerniere fu introdotto per limitare le

notevoli sollecitazioni di flessione alla radice delle pale e per

ridurre in fase di volo in avanzamento il momento di rollio

dovuto alla maggiore velocità della pala avanzante rispetto a

quella arretrante.

Le tre cerniere sono:

 cerniera di flappeggio (in inglese flapping hinge), consente il movimento della pala in un

piano determinato dal suo asse longitudinale e dall'asse di rotazione del rotore. In genere il

movimento attorno all'asse di flappeggio è completamente libero.

 cerniera di resistenza (lag hinge), consente la riduzione delle sollecitazioni di flessione nel

piano della pala. Consente quindi il movimento sull'asse normale al disco del rotore. A

differenza dell'asse di flappeggio il movimento è contrastato da smorzatori (lag dumper).

 cerniera di torsione (feathering hinge), serve a variare il passo della pala (ovvero l'angolo di

incidenza del profilo della pala) ed è controllato dal pilota.

Le tre cerniere possono essere disposte in ordine differente a seconda del modello di elicottero.

TECNICHE DI PILOTAGGIO

La conduzione di un elicottero è completamente differente da quella di un aereo, poiché i principi

fisici in gioco sono solo parzialmente gli stessi. Nell'aereo si usa sostanzialmente una mano per

l'assetto orizzontale e laterale, ed i piedi per la direzione. Nell'elicottero occorre sempre avere anche

una mano per regolare la potenza del motore e l'inclinazione delle pale, quindi occorre coordinare

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cinque movimenti invece di tre. Inoltre mentre l'aereo è stabile, e può proseguire il volo orizzontale da

solo, l'elicottero non appena vengono abbandonati i comandi tende ad inclinarsi od alterare la

posizione.

In realtà il volo orizzontale non presenta grandi difficoltà, mentre mantenere l'elicottero fermo in una

posizione, quota e direzione determinate è estremamente difficile, in particolare in presenza di vento,

il che complica gli atterraggi di precisione e soprattutto i recuperi con il verricello.

Negli elicotteri a turbina occorre prestare particolare attenzione a non far perdere giri al motore,

altrimenti perde drasticamente potenza e talvolta si spegne. Quindi se viene aumentato l'angolo delle

pale eccessivamente, senza compensarlo con un aumento di manetta, il motore perde giri, e anche

ridando tutta manetta non li riprende se non riportando le pale in posizione neutra. Se si spegne

occorre molto tempo per riaccenderlo.

GLI ORGANI DI COMANDO

I controlli dell'elicottero sono: il collettivo, la manetta, il ciclico e la pedaliera.

Il collettivo (o CPC - collective pitch control) controlla l'angolo di attacco delle pale, cioè

l'inclinazione delle pale rispetto al piano orizzontale sul quale sono innestate (di questo piano, l'asse di

rotazione del rotore è la normale). All'aumento dell'angolo di attacco corrisponde un incremento di

portanza.

La manetta è un semplice acceleratore che consente di controllare il regime del motore e dunque di

trasmettere maggiore o minor potenza al rotore secondo la necessità del momento. Nei velivoli più

recenti con motore a pistoni si utilizza un sistema computerizzato di gestione dei regimi che consente

di delegare al software accelerazione e decelerazione del motore, rendendo non più necessario l'uso

della manetta. Tale sistema era stato introdotto sui modelli a turbina.

Il ciclico, con comando a cloche, è il più sofisticato ed il più delicato dei controlli, poiché governa la

variazione ciclica dell'angolo di attacco delle pale: le pale, durante il loro giro di 360° non hanno un

angolo di attacco costante, ma hanno una variazione di inclinazione che serve in generale ad

ottimizzare la propulsione, ed in particolare a distribuire opportunamente la spinta in modo da

consentire variazioni di assetto e spostamento dell'elicottero.

Questa variazione è appunto dominata dal ciclico, così chiamato perché la fa operare nel numero di

volte desiderate e possibili per ciascun giro della pala (per cicli). 8

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La variazione è poi opportunamente anticipata (calettatura) tenendo conto di fattori come la

precessione giroscopica. Infatti, se su di un corpo che ruota su sé stesso andiamo ad imprimere una

forza trasversalmente al suo asse di rotazione essa risponderà 90° dopo rispetto al senso di rotazione

stesso; quindi quando diamo ciclico avanti (ipotizziamo un rotore sinistrorso cioè che gira in senso

antiorario) le biellette del piatto oscillante si alzeranno ed andranno a dare ulteriore passo alla pala che

sarà a sinistra cosicché la portanza si porterà in maggior parte sul semidisco posteriore e l'elicottero

potrà traslare in avanti.

La pedaliera, aziona tramite leveraggi il rotore di coda (se esistente) il quale consente il controllo

della direzione della prua dell'aeromobile rispetto alla direzione di avanzamento, ovvero il controllo