Dott. Ing. Flavio Mattavelli - matta.a@tiscali.it

ECOGIANO e PERFEZIONISMI TRASVERSALI

Configurazione tuttala parte nona.

Articolo di studio sui tuttala, in particolare sulla loro stabilità direzionale, intesa come insieme della laterale e trasversale, senza trascurare mai quella longitudinale. Lo studio riporta idee personali e discutibili, che potrebbero essere anche in parte errate. Io non sono un ingegnere aeronautico, ma solo un aeromodellista che vuol imparare aerodinamica tramite esperimenti su ali di cartoncino, avendo quasi completamente dimenticato nozioni di matematica. Pertanto eventuali studenti di aerodinamica sono fortemente sconsigliati di prendere il testo di quest’articolo, e di altri miei simili articoli, come oro colato.

 

ECOGIANO.

Prologo.

In esclusivo riferimento alla parte ottava della mia Configurazione tuttala, inerente i tuttala Giano, viene qui di seguito premessa una realizzazione degli stessi modelli mirante all’utilizzo di diverse modalità costruttive, nel caso non si possa, o comunque non si voglia, impiegare la clip di plastica posta trasversalmente sul muso dei tuttala simili ai Giano, e di tutti gli altri miei tuttala di cartoncino, per ottenere il peso necessario al centraggio occorrente per la loro stabilizzazione, soprattutto longitudinale.

Per evitare di inquinare, sia pur minimamente, la Val di Fassa, non lancerò mai più un modello Giano da poco sotto la cima del Sass Pordoi (2950 m), però non sono disposto a rinunciare alla mia sperimentazione aeronautica. Dunque, in che modo si può evitare di usare un’inquinante clip di plastica (peso circa 1,5 gr.) sul naso dei tuttala Giano di cartoncino (peso totale circa 4,5 gr.), tuttala che per il resto sono in materiale biodegradabile, dunque potrebbero essere tollerati, se lasciati nell’ambiente naturale come tali, se non considerassimo l’illegalità di lanci con abbandono sopra il suolo pubblico?

La prima idea potrebbe essere quella di usare, in alternativa e luogo della plastica, graffette metalliche di varie tipologie, ma il loro peso non è abbastanza graduabile per un centraggio preciso ed elegante, inoltre i metalli non appaiono tutti subito biodegradabili, senza considerare il pericolo che qualche animale si faccia più male mangiando il cartoncino abbandonato e si conficchi il metallo in bocca, laddove invece potrebbe sputare la clip di plastica.

Ecogiano.

Ecco dunque come si potrebbe realizzare un ECOGIANO, impiegando, in alternativa e luogo della clip di plastica, un unico rotolino del medesimo cartoncino incorporato nell’ala, cioè ritagliato insieme ed arrotolato sul naso dello stesso tuttala.

  ECOGIANO, apertura alare 308 mm

In un mondo assolutamente idealmente “green”, volendo eliminare tutta la plastica, al posto della clip, è stato utilizzato lo stesso cartoncino delle ali, invero con un maggior spreco del foglio di cartoncino ritagliato per le ali. Allo scopo occorre prolungare il ritaglio del muso del tuttala di un rettangolo, con una lunghezza ben maggiore della corda alla radice alare (lunghezza che si potrà successivamente accorciare, se il caso, o meglio restringere la larghezza dello stesso rettangolo esteso). Nel caso fotografato la corda alla radice è 66 mm fino alla riga trasversale di battuta (v. avanti), mentre il rotolino è largo 63 mm, per una lunghezza del rettangolo esteso pari a 99 mm, tramite un ritaglio appunto fatto rettangolare per una larghezza, trasversale nel senso alare, misurante poco meno della corda alla radice (in pratica la larghezza max. del rettangolo può essere come la lunghezza di uno stuzzicadenti), indi occorre arrotolare, con l’ala aperta, tutta tale prolunga rettangolare del naso del modello, arrotolando la prolunga verso il lato inferiore dell’ala (intradosso).

Si potrebbe arrotolare anche verso l’extradosso, ma ho preferito fare il rotolino invece sempre arrotolato sotto l’ala, per abbassare il baricentro del rotolino e quindi del modello.

Per stringere il rotolino aiutarsi con uno stuzzicadenti tondo posto all’inizio, all’asse del futuro rotolino; lo stuzzicadenti verrà infine estratto ed il peso del solo rotolino sostituirà il peso della clip, posto nella stessa posizione e direzione della clip; il rotolino sostituirà la clip anche come potenziale raddrizzatore del diedro alare trasversale, ma offrirà pure qualche discussione aerodinamica, per la notevole resistenza aggiunta e scompiglio della portanza alare della lastra piana, in corrispondenza del centro ala. Per tale motivo conviene non fare il rotolino troppo largo, ma piuttosto esteso più lungo, sebbene poi potrebbe risultare di diametro finale troppo grande (v. avanti per l’eventuale appiattimento a “lenticchia”).

Un problema degli EGOGIANO sarà che il peso del rotolino non sarà subito centrato, al primo arrotolamento. Lascio a voi i passi successivi, certo sempre molto aleatori e difficili, da richiedere più pazienza di quella occorrente per la determinazione della giusta clip di plastica, che invece è facilmente sostituibile nei GIANO classici, clip pur da scegliere tra possibili numerose clip di lunghezze diverse, ritagliabili in serie con un forbicione da un dorsetto per fascicolare fogli, acquistabile in un negozio di cancelleria. Quanto scritto senza contare che il cartoncino resta solitamente più stressato tramite successivi eventuali srotolamenti per restringerlo, o ridurlo in estensione, indi fare successivi riarrotolamenti del rotolino sotto il muso; ne risulta di solito anche una stabilità direzionale, oltre che longitudinale, assai discutibile, rispetto all’impiego della clip tradizionale.

Definizione della consistenza e posizione del rotolino dopo i voli di prova. Innanzitutto, quando il tuttala ECOGIANO è picchiato, è meglio stringere di taglio il rotolino in larghezza, che accorciarlo di estensione. Refilare, a rotolino svolto, solo pochi mm per volta. Senza refilare l’estremità il rotolino si potrà poi riavvolgere facilmente sullo stecchino, purtroppo però sempre presentando un certo diametro finale. Mentre i rotolini di carta si avvolgono meglio più stretti, quelli di cartoncino tendono sempre ad allargarsi dopo avvolti. Se il cartoncino è “gnucco” addirittura non si possono avvolgere. Con il rotolino libero e purtroppo allargato di diametro (il bristol può arrivare quasi a 1 cm, come in foto), la sezione frontale offre troppa resistenza aerodinamica. Inoltre è meglio piegare una riga trasversale di battuta a fine avvolgimento, per definire la posizione finale sul naso del tuttala. Lasciando il rotolino sotto la riga di battuta il tuttala picchia, portando il rotolino sopra la riga il tuttala cabra, meglio lasciare la metà del diametro verticale del rotolino circa alla stessa altezza della riga di battuta, come appunto nella foto superiore a destra.

Appiattimento a “lenticchia”. Come unica miglioria aerodinamica accettabile, però con difficoltà esecutiva, è possibile appiattire il rotolino posizionato trasversalmente sul naso del tuttala, impedendone lo srotolamento, con aumento di diametro solo in senso longitudinale, ottenendo una sezione a “lenticchia” (ma rendendo difficili ulteriori srotolamenti per eventuali correzioni e rirotolamenti, per rieffettuare ripetuti appiattimenti, con minor nervosità finale del materiale). Tale sezione a lenticchia offre minore resistenza aerodinamica del tondo, ma, essendo quasi piana, può comportarsi da aletta canard: quindi tenere il piatto parallelo all’ala (come si posiziona di solito il corpo dell’analoga clip). Osservare che il piatto lenticolare praticamente non è simmetrico, ma è tutto spostato solitamente sotto l’ala. Soprattutto osservare la parte inferiore spiattata della lenticchia, che deve essere posta perfettamente piana orizzontale. Ciò comporta che la parte superiore della lenticchia solitamente pieghi in basso gradualmente, iniziando dall’extradosso alare. Se piega troppo in basso il tuttala picchia; se piega troppo poco, con la parte inferiore che resta ad incidenza positiva e la lenticchia discosta dall’intradosso dell’ala, il tuttala cabra malamente, tendenzialmente con la lenticchia lavorante come un aletta canard portante.

         Nelle 3 foto non fare caso all’avvolgimento interno della lenticchia, ma badare esclusivamente che sia ben schiacciata, indi guardare la superficie inferiore più esterna della lenticchia, detta piatto lenticolare.

Nella foto di sinistra il piatto lenticolare è ad incidenza positiva e può fungere da canard cabrante. Nella foto centrale il piatto lenticolare è suborizzontale, situato nella posizione migliore per la planata (probabilmente la lenticchia contribuisce anche ad aumentare la portanza del tratto centrale dell’ala, pur con delle turbolenze sull’intradosso del profilo: sarebbe meglio appiccicare la parte inferiore della lenticchia all’intradosso…però occorrerebbe qualcosa di poco “green”, come usare del nastro adesivo oppure una goccia di colla). Nella foto di destra il piatto lenticolare è ad incidenza decisamente negativa e può fungere da aletta “droop” picchiante. Non nego la difficoltà dell’uso della “lenticchia”, difficoltà che può scoraggiare in pratica anche gli ambientalisti più accaniti, facendo loro rimpiangere la clip tradizionale di plastica.

 

Precisazioni. Per aumentare il peso di un rotolino troppo corto, è difficilissimo accoppiare 2 rotolini avvolti assieme sullo stesso asse, operazione da non fare. Meglio rifare tutto il tuttala con una sola estensione del naso più lunga (o poco più larga), od eventualmente cercare di correggere il centraggio tramite alcuni opportuni refilamenti alari (vedere avanti).

 

In ulteriore alternativa al rotolino singolo avvolto sullo stesso asse trasversale, si potrebbero eseguire 2 rotolini quasi paralleli, perlopiù convergenti, su assi longitudinali diversi, prolungando il naso del tuttala con 2 nastri ora laterali, avvolti come in foto a sinistra.

Il risultato sarà poco aerodinamico, ma di un certo effetto artistico “bimotore”.

Oltre a tutto il caso si presta anch’esso a 2 sottocasi fondamentali: 2 rotolini avvolti sotto l’ala alta (come in foto), oppure 2 rotolini avvolti sopra l’ala bassa. Il secondo sottocaso è per me più brutto ed instabile di baricentro, pertanto lo scarterei.

Questa realizzazione “bimotore” va a gusti, certamente si tratta di un caso di tuttala ecologici, però realizzato tra i più laboriosi e i meno aerodinamici.

Nella pratica l’uso di una clip di plastica come peso per il centraggio è più comodo e funzionalmente più aerodinamico rispetto ai rotolini qualsivoglia, ad esempio anche rispetto ad un solo rotolino ecologico trasversale meglio trasformato in “lenticchia”, dunque vi consiglio di continuare ad usare invece più facilmente la clip di plastica, soprattutto ove il modello tuttala di cartoncino fosse recuperabile e riciclabile senza problemi dopo l’atterraggio.  

 

Per tradizione la clip di plastica in tutti i miei modelli più performanti è stata e verrà meglio posizionata sempre trasversalmente direttamente sul bordo d’entrata dell’ala, posizionata nel punto più avanzato dell’ala (naso poco sporgente), come ad esempio in Giano, tuttala inteso migliore a freccia positiva e privo di “fusoliera” (e privo di deriva, cioè rispettando il concetto del vero senza coda).

In alternativa, solo per completezza di discorso, ma senza vantaggi pratici, si potrebbe anche eseguire una “fusoliera” di cartoncino, realizzando una V seguendo la linea mediana sotto l’ala del tuttala, V alta circa 10 mm (come la clip), e piegando le 2 semiali in cima alla V (come in un aereo ad ala alta), indi porre la stessa clip longitudinalmente sotto la fusoliera, con possibilità di spostarla per la lunga, per regolare il CG, facendo sporgere la fusoliera e metà della stessa clip davanti al naso prolungato sotto l’ala alta (oppure porre una diversa clip più corta tutta anteriore al naso poco più lungo). Un’altra soluzione ancora di centraggio potrebbe essere sostanzialmente la stessa realizzazione, ma con la “fusoliera” a V capovolta, quindi il tuttala avrebbe in tal caso l’ala bassa: entrambe queste 2 realizzazioni basiche a naso prolungato (+2 sottosoluzioni a naso poco più lungo … ) e clip applicata longitudinale alla fusoliera sono bruttissime, anzi quella con la V capovolta è anche tendenzialmente instabile, quindi caldamente sconsiglio tutte queste realizzazioni, anche perché da un punto di vista aerodinamico mi paiono peggiori della classica e tradizionale soluzione a clip trasversale sul naso dell’ala.

Per finire la fiera delle idee superflue, ove la fusoliera a V di cartoncino fosse prolungata anche posteriormente al tuttala si potrebbe realizzare una bideriva a farfalla, oppure a farfalla inversa, ma quella dell’utilità delle derive è un’altra storia, che verrà di seguito sviluppata, tuttavia non insistendo a porre le derive in coda alla fusoliera, bensì ricavando 2 derive ausiliarie direttamente dietro le semiali. Tali 2 derive ausiliarie, talora utili, ma non indispensabili, saranno non convergenti ed eseguibili in vari modi paralleli (v. a fine articolo i modelli GIANO G & GIANO R), affiancando le 2 alette classiche convergenti e fondamentali di tutti i miei modelli di alianti tuttala correlabili a Giano, anche se a mio parere 2 derive ausiliarie parallele sono superflue nella maggioranza dei miei migliori casi classici; ad esempio nel caso del tuttala Giano del Pordoi c’erano soltanto le 2 alette di estremità a svergolamento anteriore. 

 

PERFEZIONISMI TRASVERSALI, laterali e longitudinali.

 

Indice dei capitoli e sotto capitoli:

 

1.      Generalità e simboli talora usati per abbreviazione

2.      Introduzione e definizione di stabilità direzionale

3.      Stabilità longitudinale

4.      Freccia e clip

5.      Il reflex o diedro longitudinale

6.      Freccia e stabilità direzionale

7.      Velocità e direzione di lancio + 27

8.      Lanci forti

9.      Modelli BATGIANO

10.  Stabilità sui 3 assi in generale

11.  Refilamenti con tagli di forbice

12.  Cartoncini o carta

13.  Overbanking e roll out

14.  Note di pilotaggio prima del lancio

15.  Supremazia di stabilizzazione della semiala “fissa” sull’aletta “mobile”, oppure viceversa: casi Aa), Ab), Ba) e Bb)

16.  Altri metodi per girare

17.  Dutch roll

18.  Modello Cobra con pianta “a roncola”

19.  Eccesso di deriva

20.  Dimensionamento alette e note di progetto

21.  Effetto scala

22.  Geometria alette

23.  Idee sulla necessità derive

24.  Modelli GIANO G e GIANO R

25.  Riepilogo (principalmente sulla stabilità longitudinale)

26.  Guida a deportanza oppure a resistenza delle alette, nonché casi a guida intermedia

27.  Traiettorie e velocità di planata + 7

 

1. Simboli talora usati per abbreviazione:

BE = bordo di entrata, BU = bordo di uscita, CG = baricentro, CP = centro di pressione aerodinamica.

Tip = estremità alare, sia dell’aletta terminale, che della semiala “fissa”, alla quale l’aletta è incernierata tramite piegatura del cartoncino. Messa in posizione l’aletta, questa solitamente mantiene la posizione, e si consideri sempre per il volo “prefissata” alla tip della sua semiala, sebbene tale aletta possa venir detta talora “mobile”, appunto per poter raggiungere diverse posizioni “prefissate”.

 

2. Introduzione.

Torniamo dunque ai classici GIANO con clip, approfondendo aspetti più specificatamente aerodinamici, non trattati nella parte ottava della mia Configurazione tuttala.

Le seguenti note riguarderanno i tuttala GIANO in generale, quindi riguarderanno pure gli ECOGIANO, e tutti gli altri miei tuttala, al fine di migliorare le loro stabilità ed efficienza, in particolare vorrei studiare meglio la stabilità direzionale (trasversale + laterale), in relazione a quella longitudinale. Le stabilità trasversale al rollio e laterale all’imbardata vanno sempre tra di loro sottobraccio, coinvolgendo pure la stabilità longitudinale al beccheggio, questo attorno all’asse trasversale, nel senso dell’apertura alare. Preciso, perché taluni intendono una diversa attribuzione dei vocaboli, per me con rotazioni possibili attorno:

·        Stabilità laterale = quella attorno all’asse verticale, o stabilità ed asse di imbardata (che taluno chiama per me grossolanamente stabilità direzionale)

·        Stabilità trasversale = quella attorno all’asse longitudinale (nel senso della lunghezza della fusoliera), o stabilità ed asse di rollio (che taluno chiama per me grossolanamente stabilità laterale)

·        Stabilità direzionale = quella in senso stretto sempre somma delle 2 precedenti, e intendibile talora pure in senso lato come somma della stabilità longitudinale al beccheggio.

Mentre la giusta stabilità longitudinale è certamente la più facile da raggiungere modificando la clip, quella direzionale latero/trasversale è concettualmente ben più difficile.

La stabilità direzionale inizialmente era stata da me trascurata, mentre è fondamentale per il volo, soprattutto se si vuol ottenere una planata sempre rettilinea, o correggere qualche virata anomala, perlopiù dovuta alla cattiva costruzione del modello tuttala, tramite un cartoncino solo apparentemente piano.

 

3. Stabilità longitudinale.

E’ sempre la prima da sistemare nel centraggio.

A livello di progetto, in generale 2 alette di estremità più piccole richiedono clip più piccola, mentre alette più grandi richiedono clip più grande della media, a pari apertura alare.

Come norma orientativa per i rapporti delle superfici basarsi sulla tabella nella pagina Giano, inoltre vedere avanti il capitolo Dimensionamento alette e note di progetto, allo scopo di trovare anche un’adatta direzionalità di planata.

Per quanto concerne diverse tipologie di guida della stabilità longitudinale vedere il capitolo Riepilogo (longitudinale), che riassunto di quest’articolo non è, bensì piuttosto un epilogo ristretto soprattutto alla stabilità longitudinale, richiamando per essa parte di quanto verrà trattato nell’articolo medesimo.

 

4. Freccia e clip. Ho notato che nei miei alianti tuttala, con ali a maggior freccia positiva, però di pari superficie di cartoncino, cioè stessa apertura, stessa corda media, stesso profilo (estendendo la cosa ai tuttala più grandi), in teoria stessa portanza del tronco centrale dell’ala e stessa deportanza stabilizzante dovuta al reflex delle alette di estremità, idealmente identiche, cioè di pari forma, superficie e piegate con la stessa inclinazione, miei tuttala con la clip sempre posizionata al naso del tuttala, quindi con braccio di leva anteriore crescente all’aumentare della freccia, ma identico a quello della deportanza (in quanto il baricentro arretra), quindi con momenti stabilizzanti apparentemente identici in modulo, momenti che dovrebbero richiedere la stessa clip, in pratica occorrere una clip di peso lievemente maggiore, per i tuttala con freccia focale maggiore, nei tuttala con ali rastremate.

Quindi occorre maggior carico alare e maggior velocità di planata, sempre comunque a bassa velocità, circa con la stessa efficienza (quasi uguale, invero l’efficienza mi sembra leggermente minore per la freccia maggiore). La cosa si dovrebbe notare meglio sperimentando con semiali a pianta di parallelogramma, partendo dai tuttala plank (senza freccia) fino alla freccia media non troppo oltre 45° per parte (perché aumentando ulteriormente la freccia la semiala diverrebbe troppo stretta e fletterebbe).

In un primo tempo ho pensato che in realtà nei tuttala a maggior freccia potessi fare involontariamente le alette più piccole, erroneamente pensavo che anche la clip avrebbe dovuto essere più piccola, poi ho pensato che facendo le alette più piccole la semiala “fissa” porta di più, ma ha comunque un peso di coda statico maggiore, da compensare con una clip maggiore: anche ciò è uno sbaglio?

La clip, a pari momenti statici stabilizzanti, dovrebbe essere sempre uguale, tuttalpiù con momenti magari dinamicamente anche diversi in fase di stabilizzazione. Se aumenta la portanza in planata il tuttala dovrebbe veleggiare di più, ma di fatto non veleggia maggiormente, perché aumenta anche la resistenza alare, e l’efficienza non dovrebbe mutare molto.

Infatti il maggior peso necessario sul naso dovrebbe perlopiù essere un problema di maggior resistenza dell’ala a freccia maggiore, resistenza che per essere superata richiede nell’aliante una clip più pesante, da aumentare forse il margine statico, ma in tal caso diminuirebbe l’efficienza di planata, efficienza rendibile invece costante tramite la contemporanea portanza maggiore, dovuta alla maggior velocità e superficie interessata della parte di semiala “fissa” maggiorata della minor superficie dell’aletta ridotta, a pari sup. globale. Però ciò non basterebbe a compensare i maggiori vortici di estremità della freccia maggiore, che pertanto dovrebbe in tal caso avere un’efficienza minore.

In realtà la resistenza di profilo di un aliante a bassa vel. dovrebbe essere bassissima, mentre conta molto di più l’elevata resistenza indotta dai vortici di estremità, ragion per la quale negli alianti convenzionali si tende a fare le ali diritte e molto allungate, in quanto, se si facessero a freccia (anche se allungate), aumenterebbe di più la resistenza indotta, rispetto a quelle dritte (Il coeff. di resistenza indotta varia nell’ala ellittica col quadrato del coeff. di portanza…).

Sospetto che pensate che con il cartoncino non si può verificare nulla, ma spero di convincervi che vale quasi il contrario.

In generale un’ala a freccia a bassa velocità, aumentando la freccia, presenta sempre più maggior resistenza indotta di un’ala diritta, o a bassa freccia, con lo stesso profilo ed allungamento…

Per elevati allungamenti l’ala a freccia si torce più della diritta (che non si torce affatto, ma solo flette) per la distribuzione della portanza, e potrebbe nascere un reflex nascosto eccessivo, generato dalle torsioflessioni di una freccia eccessiva.

Quindi per la maggior efficienza di planata, e miglior controllo della stabilità non laterale, sarebbe logico fare alianti tuttala con l’ala a freccia minore possibile, per non dire plank, cioè ad ala diritta?

Si, ma occorre tener conto delle esigenze della stabilità sui 3 assi, esigenze che con l’ala a freccia si risolvono meglio, anche per la stabilità longitudinale, purché la freccia non sia eccessiva, direi mai oltre 40° per il bordo anteriore della semiala alla radice, e sottinteso sempre senza nasi prolungati anteriormente alla corda alla radice alare.

 

5. Il reflex, o diedro longitudinale, dovuto anche nascostamente allo svergolamento delle parti interne delle estremità alari, è principalmente imputabile all’inclinazione con incidenza negativa delle 2 alette esterne, talora da me denominate pseudowinglets, e talora derivette convergenti, secondo l’inclinazione sotto la semiala e quindi secondo l’incidenza al vento relativo, incidenza dipendente dalla inclinazione “prefissata” dell’aletta, determinata dalla piega della parte di semiala “fissa”, in corrispondenza della sua “tip”.     

Con scarsa inclinazione e bassa incidenza l’aletta è principalmente deportante e detta pseudowinglet.

Con grande inclinazione, tale da raggiungere talora la massima resistenza senza deportanza, essendo convergente, continuando l’inclinazione fino a porre l’aletta sulla verticale si può ottenere un effetto timone (rudder) per il controllo dell’imbardata (yaw) e perciò l’aletta in tali condizioni è talora detta derivetta convergente.

In tutti i casi dei Giano, e simili, la convergenza essendo nel senso di moto, lo svergolamento, tramite piega diagonale del BE della tip per generare l’aletta, è anteriore ad inclinazione negativa, cioè diretta in basso, sotto il piano della semiala.

Nei tuttala a svergolamento anteriore il reflex è positivo solo quando esiste una buona freccia positiva, che sposti il CP dell’aletta dietro al CP della parte interna, o centrale, della semiala fissa. Se la freccia fosse inversa (o negativa) lo stesso svergolamento potrebbe creare un reflex negativo, occorrerebbe valutare diversamente i rapporti tra le superfici aletta/semiala, rivedere le inclinazioni etc. per volare bene, ma il caso della freccia inversa non viene contemplato in quest’articolo, mentre era trattato nella parte terza della mia Configurazione tuttala.

Nei tuttala “plank”, che sono quelli senza freccia, il reflex delle alette potrebbe divenire negativo ed il plank picchierebbe subito a looping inverso. Anche i tuttala “plank” non vengono qui contemplati, mentre c’era l’idea nella parte quinta, scrivendo dei miei tuttala tipo H.

 

6. Freccia e stabilità direzionale. Come già notato, all’aumentare della freccia aumenta anche la stabilità trasversale, nel senso che, mentre la freccia stabilizza l’imbardata, agendo frontalmente nei riguardi della stabilità laterale a correggere un’imbardata, la freccia agisce anche contrastando un eventuale rollio in presenza di scivolata trasversale, come se ci fosse un diedro alare trasversale (o diedro frontale che dir si voglia), e tuttavia creando anche un’imbardata inversa. Mancando le vere e proprie derive, nei tuttala si può incorrere nel dutch roll (v. avanti), per eccesso di diedro trasversale od eccesso di freccia positiva, con contro rollio ed imbardata inversa eccessivi.

Gli alianti tuttala a bassa velocità sono forse l’unico caso degli aeromobili per i quali la freccia positiva sia determinante per la stabilità direzionale già senza derive; naturalmente poi se si aggiungono le derive il discorso si complica, più o meno agendo contro il dutch roll, addirittura eliminando il dutch roll, ma potendo arrivare all’instabilità in spirale in picchiata per eccesso di deriva.

 

A bassa velocità la freccia positiva aumenta la resistenza indotta ed è negativa per l’efficienza, ma talora tale freccia è indispensabile per la stabilità longitudinale e direzionale.

Resta il fatto che, mentre la freccia positiva stabilizza l’imbardata normale, contemporaneamente destabilizza il rollio, questo indicendo un imbardata inversa, come per l’aumento di ogni rollio comunque procurato, da un colpo di vento o dagli alettoni: occorre non trascurare l’entità di tale imbardata inversa, che eventualmente va ad aggiungersi, contrastando l’effetto bandiera delle derive, quando presenti.

Probabilmente questa è anche la causa della maggior parte dei dutch roll spontanei in planata diritta dei tuttala a freccia, con derive scarse, o senza derive, ma freccia o diedro trasversale eccessivi, reagendo troppo ad un minimo soffio di vento trasversale, tenendo comunque presente che è fondamentale la posizione del centro di spinta laterale del tuttala, come descritto avanti nel capitolo Eccesso di deriva.

 

7. La velocità e la direzione di lancio possono essere determinanti per la planata. Vedere anche il sotto capitolo 27.

Per i tuttala di cartoncino occorre una velocità e direzione di lancio quasi come quelle di planata.

Con giusta clip e giuste pseudowinglets, se si lancia troppo adagio, il tuttala picchia, però, raggiunta la vel. di intervento stabilizzante dovuto alla deportanza delle alette e/o alla presenza di altro eventuale reflex, il tuttala, poniamo controvento leggermente risultando cabrato, si risolleva e poi effettua una planata seduta lunga/lunghissima alla sua propria velocità (purché ben centrato, per creare la giusta portanza alla giusta incidenza e reflex).

I centraggi possibili variano entro un ristretto campo di accettabili incidenze dell’ala e di reflex delle alette di estremità, come già trattato nelle precedenti parti di questa mia monografia Configurazione tuttala, e verrà approfondito in questa nona parte, fino al riepilogo finale (capitolo 25).

Invece, se si lancia troppo a forte o verso l’alto, come un giavellotto, il tuttala, precedentemente ben centrato per planata tesa, cabra e poi al culmine di uno stallo può precipitare male, a meno che non abbia una quota sottostante sufficiente per rimettersi in una buona planata (occorre almeno qualche metro di altezza).

 

Tuttavia, se la clip fosse eccessiva, si potrebbe lanciare il tuttala molto forte, verso l’alto o addirittura in verticale?

Sì, ma poi il tuttala, quand’anche non “s’incartasse” giravoltando magari malamente fino a terra, una volta finita l’energia del lancio ed una volta stabilizzato ad una sufficiente quota, da tale altezza picchierebbe comunque, per l’eccesso del peso della clip. “Incartarsi” qui significa fare imprecisabili giravolte prima di stabilizzarsi. Dunque sono da evitare i decolli a razzo a spinta manuale.

Forse peggio, si potrebbe pensare a lanci a fionda elastica. Occorre creare un gancio sul cartoncino per agganciare l’anello della fionda. Si potrebbe fare molto semplicemente facendo un foro sulla mezzeria alare, in posizione avanzata rispetto al CG. Si potrebbe infilare nel foro un semplice gancio ad S di filo metallico, magari perfezionato lo stesso filo con un contro gancio da infilare in un altro foro del cartoncino, o avanzato o meglio arretrato rispetto al primo foro, purché il foro di tiraggio risulti sempre anteriore al CG, ovviamente senza pretendere che il cartoncino resista come per i lanci manuali senza fionda. Non ho mai provato alcun tipo di fionda, perché non ritengo i miei tuttala come se fossero sassi, oppure se fossero frecce, da tirare con archi, balestre e catapulte.

 

8. Lanci forti.

Non ostante la premessa, il tuttala di cartoncino potrebbe essere lanciato molto forte, sostanzialmente in 3 modi diversi e con diverse angolature di salita, sempre il più forte possibile e verso l’alto, senza rotazioni della mano durante il lancio. Poniamo ad esempio 45° in salita, reggendo il tuttala, non capovolto, con la mano destra, per lanciatori non mancini.

L’extradosso alare deve essere sempre superiore, se il lancio avviene contro vento si alza la pendenza iniziale.

1) (tiro rovescio) partendo con il braccio di lancio a sinistra, inclinato verso l’interno basso del lanciatore, tenendo il tuttala per la semiala destra, inclinata pure circa 45° verso l’alto: il tuttala sale al max. 6 m, indi “s’incarta”, poi inizia la planata diritta solitamente a circa 6 m dalla sinistra del lanciatore, tornando indietro. La cosa potrebbe ricordare in parte un lancio di boomerang con ritorno, ma credo che questo lancio sia scorretto per un lanciatore di tale boomerang, inoltre potrebbe essere scorretto anche per un Batgiano, come descritto al punto seguente.

2) (tiro dritto) con il braccio a destra, sarebbe possibile per il lanciatore fare lui giravolte come nel lancio del disco, tenendo il tuttala per la semiala sinistra: non credo si possano superare i 6 m di altezza raggiungibile, credo che il tuttala “s’incarterebbe” prima, poi inizierà a scendere in direzione ambigua, penso perlopiù a destra del lanciatore, se il lancio era con ali inclinate circa 45° a destra, verso il basso. Varrebbe la stessa nota del n°1) per il lanciatore esperto di boomerang agonistico e per i Batgiano.

Attenzione che, sia per il punto 1 che per il 2, si potrebbe imprimere anche una rotazione aggiuntiva, dando un colpo di frusta con la mano prima del rilascio della semiala.

Io ritengo tale frustata non solo sfavorevole, ma decisamente errata.

Io non vedo il tuttala come un frisbee, ma piuttosto come un disco di atletica; nel frisbee la rotazione è fondamentale, mentre nel lancio del disco da atletica la rotazione esiste sul lanciatore, ma credo che quasi non esista nel disco lanciato, che procede soprattutto per la forza di lancio applicata nel baricentro del disco, senza momenti rotatori (spin), nel momento dello sgancio.

Probabilmente succede così anche negli alianti F3K – DLG, ai quali tuttavia succede immediatamente anche l’uso del radiocomando.

Riguardo ai tuttala RC esclusivamente da volo libero, lanciabili a mano, nel forum Barone Rosso si sono già affrontati argomenti molto interessanti, quindi rimando a:

https://www.baronerosso.it/forum/categoria-f3k/133713-tuttala-si-o-no.html

3) tenendo il braccio in alto sopra la testa, come per il lancio del giavellotto, o sasso, o freccia, a missile senza ritorno, tenendo il tuttala a centro ala, difficile a dire quale sarà l’altezza di stallo e la direzione di planata…forse con un lancio diritto manuale si può arrivare a 6 m, con forte scampanatura al culmine. Forse meglio provare in alternativa con una fionda…

 

Le 2 modalità di lancio successive, con rotazioni allo sgancio, sono adatte soltanto per i boomerang e forse i frisbee, ma errate per i tuttala. Vengono citate solo per assurdo.

4) (boom dritto) tenendo il braccio in alto sopra la testa, ma reggendo il tuttala per la semiala sinistra, inclinata circa 45° verso destra (semiala destra in alto), in modo da imprimere una rotazione al tuttala, almeno nella traiettoria ascendente verso destra, come un disco ruotante; credo che ci si avvicini ai tipi di lancio ideali dei boomerang con ritorno agonistici, infatti il boom. descriverebbe una traiettoria ellittica, ritornando dalla sinistra del lanciatore verso il lanciatore stesso. L’angolo di lancio rispetto alla verticale potrebbe variare da 30° a 60°, allo scopo di ottenere il ritorno. La direzione di lancio è come per il n°1), ma il senso di rotazione antioraria (guardando il boomerang da sopra) nel n° 4) è il contrario del senso di rotazione del tiro n° 1), che invece dovrebbe essere orario in fase di accelerazione, ma dritto allo sgancio, senza rotazioni del tuttala allo sgancio; la rotazione può dipendere anche dal colpo di frusta che si può dare con la mano, in aggiunta al movimento del braccio destro, come descritto nei vari punti.

5) (boom rovescio) braccio in alto analogo al n°4), ma reggendo il tuttala capovolto rispetto alla 4), cioè reggendolo per la semiala destra, comunque con l’extradosso dell’ala sopra, ala inclinata circa 45° verso sinistra (semiala sinistra in alto), il tuttala, se fosse un boomerang, dovrebbe ascendere verso sinistra ruotando fortemente in senso orario (guardando il boom. da sopra), con ritorno dalla destra del lanciatore verso il lanciatore stesso. Il lancio a boomerang n°5) dovrebbe essere più scomodo del n°4), sempre per lanciatori non mancini. La direzione di lancio del n° 5) potrebbe essere come quella del n° 2), però nel n°2, come nel lancio del disco, non dovrebbe esserci alcuna rotazione impressa al tuttala nel momento dello sgancio dalla mano, dovrebbe esserci una direzione dritta, dopo una rotazione antioraria in accelerazione del braccio (sempre guardando il tuttala da sopra le ali).

Con un tuttala non fate mai né il lancio n°4 né il 5.

 

Tranne che per il punto n° 3), cioè esclusivamente a missile, per tutti i lanci imprimenti rotazioni per baricentro e reazioni aerodinamiche decentrate rispetto al punto di rilascio, generanti momenti rotatori, cioè i n° 1 & 2 con frusta manuale, e maggiormente i n° 4 & 5, a differenza dei boomerang, i tuttala di cartoncino, se iniziano a girare sull’asse di imbardata, perlopiù “s’incarterebbero”, quindi i suddetti n° 1,2,4,5 non sarebbero realizzabili in rotazione baricentrale…soprattutto perché, mentre nei boomerang le 2 corna sono messe come le pale di un elica, nei tuttala le 2 semiali sarebbero l’una per il senso di rotazione contrario dell’altra. 

 

Per evitare flessioni sconvolgenti delle semiali, potrebbe essere opportuno aggiungere delle piegature del cartoncino, come longheroni di rinforzo, utili per l’irrigidimento dell’ala durante la forte salita, piegature che però inducono inutili grattacapi al progettista, in quanto sono aerodinamicamente perlopiù dannose. Tutti i miei modelli nati con tentativi di pieghe addizionali uso longherone sono stati poi eliminati, in quanto risultati inefficienti.

 

9. BATGIANO. E’ forse meglio, senza fare piegature strane, fare la corda alla radice piuttosto elevata, per contrastare la chiusura delle semiali nel lancio forte, come nella foto a sinistra, di 2 modelli denominati BATGIANO (apertura 236/160 mm, con clips lunghe rispettivamente 41/29 mm, corde alla radice 80/83 mm), modelli che possono anche ricordare vagamente un B2 Spirit, immaginato senza gli scavi per i motori, oppure un F117, questo senza derive. Tuttavia l’ala centrale praticamente a delta rende l’efficienza bassa, sebbene le estremità dell’ala prolungate in fuori possano garantire talora una miglior planata. Ho riscontrato in pochi casi di planata a seduta lunghissima un’efficienza circa 8, eccezionale per lo scarso allungamento alare, soprattutto del modello piccolo. Tali tuttala planano perlopiù diritto, con efficienza solitamente < 6 per il piccolo, massimo 7 per il grande, comunque sempre meno dei classici Giano di pari apertura. Con corda elevata alla radice alare e clip che deve essere abbastanza lunga (più dei Giano) è facile che le semiali dei BATGIANO risultino in incidenza asimmetriche e quindi spesso planano con virate finali, inoltre possono presentare qualche dutch roll, pur attenuato dal diedro trasversale ridotto, o con diedro addirittura costituito quasi da 2 anedri ellittici, per la natura del cartoncino utilizzato: intendo per anedri ellittici la forma del diedro trasversale delle ali dei primi deltaplani, a 2 triangoli accoppiati nell’ala di Rogallo, cioè ala a diedro positivo centrale leggermente incurvato in basso verso le estremità, con intradosso trasversalmente concavo: in pratica nei BATGIANO esiste un’ala centrale pure a gabbiano, ma al centro debolmente conformata tale, reggente alle estremità le 2 alette convergenti e determinanti nel complesso un’importante ala di gabbiano. Attenzione che gli scarsi dutch roll nascono soprattutto per differenze di incidenza delle semiali, come sarà meglio analizzato più avanti.

 

Torno a scrivere che sono in ogni caso da evitare i decolli a missile, tantomeno a boomerang ruotante, mentre la larga coda centrale con bordo di uscita a freccia negativa è praticamente superflua ai fini dell’efficienza di planata, inoltre è praticamente inutile ai fini della scarsa direzionalità diritta dei BATGIANO di cartoncino, laddove invece la coda si è dimostrata utile nei tuttala militari “veri” e più affusolata nei tuttala Horten, per altri svariati motivi. Il riferimento ai pipistrelli è puramente casuale, poiché essi volano certamente meglio dei BATGIANO, perlomeno a livello di pilotaggio; inoltre non ho mai visto animali volanti, in particolare nottole, ruotare come trottole in volo.

 

10. Stabilità sui 3 assi in generale.

 

Anche nei Giano in particolare, una cattiva stabilità longitudinale può influire di riflesso anche su quella trasversale, nel senso che, siccome ogni tuttala di cartoncino plana spesso seduto, cioè quando si sostiene a relativamente bassa velocità per un reflex eccessivo, ma con CG comunque avanzato, comunque volando lento ad alta incidenza alare (al limite superiore di portanza per la lastra piana vicina allo stallo), in caso di un colpo di vento trasversale e contrario, quindi a più bassa velocità che faccia stallare verso la tip una semiala, per sua incidenza massima superata e suo stallo asimmetrico, ne può risultare una vite a spirale incontrollabile. In questo caso, per planare stabilmente, spostare indietro il CG, ma con reflex minore, quindi nei tuttala Giano con pseudowinglets alzate quasi orizzontali e clip poco più leggera; lo stallo non avviene subito, per l’incidenza precedente della semiala minore, intanto la clip ed il reflex fanno picchiare a maggior velocità fino a ripristinare l’incidenza di giusta planata, a meno che il vento non persista perfidamente.

Mi sono venute queste strane idee dopo aver letto Stallo d'ala violento e vite senza fine - BaroneRosso_it - Forum Modellismo.

 

Lo stallo verso la tip della semiala rastremata, che quindi peggiora nelle ali a delta o a forte freccia, non è però l’instabilità a spirale per eccesso di deriva, che tra l’altro nei tuttala può mancare del tutto, e nemmeno il dutch roll, v. avanti, mentre tutte tali instabilità direzionali possono avvenire a qualsiasi velocità.

Infatti a qualsiasi velocità può avvenire soprattutto il dutch roll, che però non è influenzato dalla stabilità longitudinale, come pure l’instabilità a spirale non ne è influenzata.

Però se il CG è troppo avanti, quasi da far picchiare il tuttala, può nascere il dutch roll ad alta velocità, se la semiala di cartoncino abbassata per qualsiasi motivo reagisce elasticamente flettendosi molto e dando un colpo di frusta a rollio contrario, che si somma alle altre cause più specifiche di innesco del dutch roll (v. avanti).

L’instabilità a spirale nei tuttala può avvenire anche in assenza di derive macroscopiche, perché il fenomeno si svolge comunque in un ristretto campo della superficie laterale, campo piccolissimo in altezza, ma pur sempre potenzialmente potendo presentare un suo centro di spinta laterale più alto rispetto al baricentro del tuttala, soprattutto quando le semiali possono flettere sotto la spinta del vento: in questo senso l’ala di gabbiano dei Giano con alette relativamente abbassate in configurazione MIX si è dimostrata utile al Pordoi, avendo il centro di spinta laterale sotto il CG, in concomitanza di una stabilità trasversale particolarmente pure utile ed efficace (v. avanti al capitolo Overbanking e roll out).

Un CG avanzato in generale sembra migliori sempre le planate (come il famoso detto “modello picchiato modello salvato”), ma in realtà non è sempre così.

Mentre negli alianti convenzionali il CG viene posto solitamente al 30% della corda media aerodinamica, nei tuttala si consiglia il 18%, ovviamente implicitamente sottintendendo un adatto reflex delle alette delle tips, o la presenza sulle semiali di un reflex nascosto dalla tipologia del cartoncino. Nei Giano, ed ove fosse difficile individuare la corda media aerodinamica, la strada maestra è provare in volo diverse clips, poi eventualmente procedere a successivi refilamenti del cartoncino, determinanti spostamenti del CG e del CP, da farsi in modo oculato. Purtroppo per gli alianti tuttala i bracci di leva per la stabilità longitudinale sono perlopiù cortissimi ed una minima variazione delle portanze e dei loro punti di applicazione può determinare variazioni di assetto pericolose, per cui è necessario che la stabilità longitudinale per una planata maestosa sia affidata soprattutto ad un giusto margine statico, più elevato che nei veleggiatori convenzionali, però unitamente anche ad un corretto reflex ed ad una attentissima valutazione del diedro trasversale.

11. Refilamenti con tagli di forbice influenti soprattutto sulla stabilità longitudinale dei tuttala, a pari clip (oppure a pari rotolino, che non si possa o voglia migliorare, o sostituire, con clip), clip che non si voglia, o non si possa, sostituire.

Per tali refilamenti si può agire di forbice sulla forma in pianta delle semiali, ritagliandole piegate assieme ed operando, a piccoli gradi, una:

1.      riduzione di tutto il bordo anteriore delle semiali (pochi mm) = tuttala risulterà tendenzialmente picchiato per aumento leva clip più lontana dal CG. E’ forse il ritaglio più facile da fare e con risultato sicuro, procedendo gradatamente con piccoli ritagli ripetuti dopo ogni prova di lancio insoddisfacente.

2.      riduzione della superficie solo sul bordo anteriore anteriore solo delle alette = tuttala risulterà picchiato, però aumentando la freccia a sciabola delle alette, si può attenuare leggermente la picchiata

3.      riduzione sup. alette posteriormente (con loro freccia a roncola ) = tuttala risulterà più picchiato per alleggerimento coda e più picchiato per accorciamento braccio leva clip con minor deportanza delle alette

4.      riduzione solo del bordo uscita delle semiali, possibile talora con aumento della freccia alare, tuttala risulterà più picchiato? NO. Baricentro avanza con centro pressione, questo può avanzare più del baricentro, quindi il tuttala perlopiù tende a divenire cabrato, anche per la deportanza alette che risulteranno più indietro, però siccome si riduce il peso in coda, il tuttala potrebbe non cabrare, anzi addirittura tendere a divenire leggermente picchiato…(forse soprattutto nei casi di ali a delta con tips a freccia poco pronunciata = BATGIANO, quando viene tagliato il bordo d’uscita delle semiali tutto parallelo e coinvolgendo nel taglio anche il BU delle alette).

 

Ovviamente ogni refilamento comporta una riduzione di superficie portante globale, quindi perlopiù aumento del carico alare, sebbene la contemporanea riduzione di peso, o la riduzione di superficie deportante delle tips, possano mitigare tale effetto, siccome maggior carico alare comporta un aumento della velocità di planata a pari efficienza, o possano determinare mutamenti dell’efficienza aerodinamica, anche per mutati valori delle resistenze delle parti interessate ai refilamenti del cartoncino.

12. Cartoncini o carta.

Se il cartoncino è troppo “gnucco”, cioè plastico non elastico, o di spessore troppo alto da essere troppo rigido e non flettersi, in volo può non stabilizzare le eventuali virate, per mancanza di diedro trasversale della V centrale delle semiali non abbastanza flesse, sebbene intervenga sempre il diedro negativo delle alette terminali ben posizionate in anedro.

Ogni elasticità/plasticità dei materiali richiede adatta configurazione dei diedri; anche soprattutto in funzione dell’ottenimento dell’eventuale reflex (= diedro longitudinale) nascosto,  talora indispensabile per la stabilità longitudinale, reflex nascosto ottenibile soprattutto quando il cartoncino è torciflessibile molto elasticamente. Da questo punto di vista un cartoncino troppo plastico e “gnucco”, che resti schiacciato dopo eventuali ritocchi manuali, senza reagire elasticamente per tornare tendenzialmente nella condizione iniziale, potrebbe essere peggio di quello elastico, che invece di solito può essere comunque ultraforzato oltre lo snervamento, fino ad assumere e mantenere la posizione ritenuta utile per le stabilità, magari proprio sfruttando le flessotorsioni per ottenere in volo un reflex in apparenza nascosto da fermo. Può sembrare che “gnucco” sia più facile da gestire, ma solitamente per me esso reagisce male ad eventuali correzioni successive, mentre un cartoncino elastico e non rigidissimo tollera maggiori snervamenti per adattamenti delle incidenze, mantenendo la posizione imposta manualmente per i successivi voli. In senso contrario all’elastico, un cartoncino ideale non deve nemmeno essere floscio quasi come un foglio di carta, con la quale si può però lo stesso tentare di fare un tuttala, con clip leggerissime ed altri problemi, chiusura delle ali e/o frillamenti, v. sotto.

Pertanto la stessa sagoma alare ritagliata di un tuttala realizzato con materiali diversi richiede sempre opportune considerazioni e successivi adattamenti sperimentali, prima di raggiungere voli ottimali.

 

Se il cartoncino è di grammatura sotto 180 gr./m2, in qualche configurazione alare allungata, può frillare...tanto più se l’ala è di normale carta 80 gr./m2.

Il verbo frillare ed il termine frillamento furono da me introdotti nella Configurazione tuttala, parte seconda, soprattutto per ali allungate di carta.

 

Se l’ala frilla in volo, si può eliminare il frillamento aggiungendo al bordo d’entrata dei drooperons o droops di larghezza minima...più che altro per irrigidire il bordo d’entrata alare, intendendo per drooperons delle semplici striscie di carta espanse dalle semiali in fase di taglio iniziali e piegate in avanti sotto il bordo d’entrata, con l’avvertenza che, se l’incidenza dei droops è negativa minima, i droops possono fungere quasi da slats, cioè con aumento di portanza alare, mentre tra – 45° e via, fino a rivoltati indietro sotto l’ala circa a + 60° fanno picchiare per la maggior resistenza del bordo d’entrata, mentre tra + 60° e 0° indietro (cosa questa però impossibile da ottenere senza incollare i droops all’intradosso) i droops potrebbero comportarsi come un’aletta canard, facendo cabrare i tuttala, oppure rivoltati appunto completamente fino a + 1°, ottenibile usando nastro adesivo tra droop e intradosso della semiala, i droops potrebbero migliorare la portanza complessiva della lastra piana, con scarsa tendenza al cabra. Sono tutte cose da vedere in pratica.

Consiglio comunque di non usare la carta, bensì solo cartoncino bristol da disegno standard circa 200 gr. /m2, possibilmente elastico rigido e liscio (o anche ruvido, ma) da entrambi i lati, perché se esiste solo un lato del foglio di cartoncino goffrato (per ottenere la ruvidità utile per il disegno) unidirezionale l’elasticità cambia sopra/sotto l’ala e cambia secondo la direzione di goffratura, il che obbliga a studiare bene il foglio prima di tagliare e piegare, per non trovare brutte sorprese in volo, magari per la mancanza di un reflex nascosto, o per flessioni anomale, dovute alla direzione della goffratura del cartoncino.

13. Overbanking e roll out.

Riprendo alcune note sulla stabilità direzionale, intesa come insieme di quella laterale e trasversale, note solo accennate nella pagina inerente Giano di cartoncino.

Nella derapata orizzontale automobilistica l’auto ruota più della curva, nella deriva nautica la barca si sposta lateralmente, perlopiù parallelamente alla direzione di marcia, nello scarroccio nautico la barca procede con la prua ruotata e quindi va diritta su rotta angolata…Anche nella virata aerea possono succedere le stesse cose ed in più l’aereo può andare anche su e giù, e girare più o meno inclinato sul piano di rotazione, secondo un angolo di inclinazione detto angolo di bank.

Nel famoso caso del Pordoi c’era un “volo favoloso ed indimenticabile”, con tendenza talora all’“overbanking” (eccessiva inclinazione in virata stretta) contrastata dalla posizione del baricentro basso dell’ala di gabbiano, con risultato pratico di volare anzi mediamente in leggero roll out” (allargamento della virata tramite rollio contrario), probabilmente alternato con picchi di elevato “overbanking”, sempre senza capovolgimenti, nell’ipotesi di mantenimento dei diedri senza flessioni (?) delle semiali, ipotesi invero molto poco realistica, nelle condizioni metereologiche del Pordoi. Non escludo che alcune flessioni alternate abbiano contribuito non poco alle virate in apparenza quasi stabilizzate, ma probabilmente appunto stabilizzate forse con flessioni alternate delle semiali, flessioni non ben percepibili alla vista. Il tuttala volava come nella tromba d’aria di un tornado, sempre più lontano da me, dai 40 ai 200 m di distanza. Forse aveva anche dutch roll in virata? V. avanti, ma non sono in grado di precisare tale evenienza.

Mi è rimasto qualche dubbio appunto riguardo al ”roll out” medio dei giri in ascendenza, con angolo di “bank” circa 45° e diametro delle spirali forse in aumento da circa 20 m fino a forse 40 m, all’entrata nei cumuli finali soprastanti.  Occorre tener presente le condizioni meteo paurose e fortunose insieme, con vento molto forte verso la Val di Fassa ed in contemporanea termica fortemente ascendente oltre la cima del Sass Pordoi. Il tuttala era ben centrato e predisposto per andare diritto, appena lanciato è andato in hanging(impiccato sospeso fermo quasi controvento, ma con il vento di bolina), ma il vento l’ha presto indotto a girare a sinistra, con il vento alle spalle, quando evidentemente l’ala di gabbiano non era sufficiente a contrastare la scivolata ed il “roll”, almeno finché non è subentrata l’elasticità del cartoncino, credo in modo determinante una reazione fortunosamente antistallo asimmetrico in virata…perlomeno in ogni singola fase dei giri eseguiti. Durante ogni giro Giano passava dal vento a favore al vento contro, inframezzando ogni 90° due sensi di vento trasversali diversi sulla medesima direzione, alternando quindi vento in poppa, al lasco, bolina, controvento per spinta peso, bolina contraria, lasco contrario, vento in poppa.

Al Pordoi Giano ha volato in tutte le condizioni su traiettoria quasi circolare a diametri crescenti, ovviamente alternando e variando le velocità. Ho l’impressione che la stessa termica avesse un andamento ciclonico (antiorario). La velocità del vento, da me pensata inizialmente circa 8 m/sec., era forse ben superiore, forse 16 m/sec.; la sua direzione proveniva più probabilmente da ovest, piuttosto che da nord, quindi in parte il vento era risalente dalla Val di Fassa, come la termica, lambendo la parete del Sass Pordoi e ciclonando verso la Val Lasties, però di ritorno verso la Val di Fassa.

Per meglio capire quanto avvenuto, osservo che in condizioni di aria calma (certamente non nel caso Pordoi) l’overbanking di Giano, a virate imposte da una configurazione alare prefissata, rimane sempre normalmente abbastanza ben inibita dalla conformazione ad ala di gabbiano con freccia positiva e difficilmente si superano angoli di bank in virata superiori a 45°, a meno che le semiali siano disposte moltissimo asimmetriche e l’aeromodello sia anche disposto così erroneamente cabrato, da poter entrare in vite per stallo asimmetrico.

Resto pertanto indotto a pensar bene, ma comunque meravigliato, della magnifica stabilità della configurazione Giano/MIX 20° mantenuta nelle condizioni “quasi impossibili” del Pordoi!

14. Note di pilotaggio,

inteso come predisposizione manuale prima del lancio (note già introdotte nella pagina Giano, per scervellare il lanciatore, che resterà appagato quando riscontrerà dopo il volo che le sue elucubrazioni erano esatte).

 

Io aborro l’acrobazia (a motore) e desidero i miei tuttala solo come alianti efficienti e stabili, che non vogliano assolutamente rischiare in frullini (snap rolls) o relative diavolerie (tonneaux e barrel rolls). Pertanto quando parlo di virare intendo accettabili angoli di bank fino a 45°. Arrivare a coltello mi pare un pericoloso esibizionismo, certamente non realizzabile in aerei civili, in particolare tuttala civili, ove pare che sia orientato il futuro.

Per effettuare una virata decente occorrerebbe usare tutti e 4 i comandi: alettoni, timone deriva, elevatore, motore; cosa che sugli aeroplanini di cartoncino non si può fare. Come norma generale senza motore ed elevatore, in volo diritto planato, passando a virare con alettoni e/o deriva, l’aereo scende su pendenza maggiore della diritta, sempre con rollio iniziale (?), mantenendosi dopo il rollio con un angolo di “bank” costante, senza intervenire ulteriormente con gli alettoni o con il timone della deriva eventuale. La virata non sarà mai piatta se non si interviene con l’elevatore ed il motore.

Nei tuttala si può usare una sola semiala “fissa” correggendone la portanza, tramite una forzata incidenza manuale, per virare decentemente?

Sì, ma non sempre decentemente. In riferimento al punto 3) delle correzioni possibili di pre volo per Giano, è una soluzione possibile, ma non scevra di ulteriori problemi, oltre alla difficoltà di dosare manualmente la nuova incidenza adatta di una sola semiala di cartoncino.

Attenzione che il caso si accentua nei modelli piccoli (apertura alare sotto 200 mm) e con l’ala allungata (allungamento oltre 6), magari per di più col cartoncino snervato, perché può risultare in qualche caso un volo ottimo ed uno successivo pessimo, solo al tocco maldestro di una mano su una semiala prima del lancio, talora senza effettuare svergolamenti decisi!

Lo svergolamento della semiala a torsione manuale si può fare anteriore, o centrale, o posteriore: cambia pochissimo la freccia alare, pertanto le modalità di svergolamento sono ininfluenti riguardo alla freccia, mentre l’entità dello svergolamento è determinante per gli effetti della mutata portanza/resistenza di una sola semiala e della sua aletta di estremità.

 

Oltre che influire sulla virata, una volta raddrizzata la planata, la cosa può influire anche sulla stabilità longitudinale dei tuttala e influire sull’efficienza aerodinamica (indice di planata)?

Credo di sì. Se un tuttala plana diritto ben centrato, volendolo invece far girare, la traiettoria curva sarà con una pendenza maggiore, indice di peggior efficienza aerodinamica, con minor portanza e/o maggior resistenza. Durante ogni virata, salvo intervenire con l’elevatore (o alleggerire il muso prima del volo, nel caso dei miei tuttala), ogni aereo perderebbe quota.

Poniamo il caso contrario, senza poter intervenire con l’elevatore, ma potendo intervenire dopo la virata, al lancio successivo, modificando la clip possibilmente anche per migliorare l’efficienza, dopo essere passati dalla virata alla planata diritta, tramite opportune correzioni delle estremità alari, o dell’incidenza propria di una semiala fissa. Il successivo lungo capitolo sarà interamente dedicato alla possibilità di migliorare l’efficienza, dopo aver raddrizzato una virata, in base alla conoscenza di come si è realizzata la stabilizzazione, cioè in base alla supremazia o della parte di semiala “fissa” centrale, oppure alla supremazia dell’aletta di estremità (“tip mobile”).

 

15. Supremazie.

Per semplificare poniamo di lasciar stare le alette e modificare solo l’incidenza delle semiali “fisse”, giacché la loro modifica comporta di conseguenza anche la modifica di incidenza delle alette collegate alla semiali fisse.

[Se si volesse modificare direttamente anche le alette, tale modifica potrebbe essere fatta in modo concorde o discorde da quella delle semiali, determinando altri svariati casi, infatti la modifica di un’aletta potrebbe essere fatta in somma alla modifica di una semiala oppure singolarmente, lasciando la semiala fissa non modificata. Per questi motivi, nei punti seguenti, ove si pensasse di modicare in somma (o in alternativa soltanto) anche le alette, per ottenere risultati concordi e aumentati (o comunque diversi), pensare di effettuare modifiche delle alette concordi alle modifiche delle semiali, intendendo per concordi modifiche adducenti a risultati dello stesso senso, ma di intensità diversa].

 

Con la suddetta limitazione semplificativa, esistono in sostanza 2 casi fondamentali: A & B (+ 2 sottocasi secondari = tot. 4 casi) di risultati del progetto di raddrizzamento della virata tramite modifica di incidenza di una sola semiala e/o conseguentemente della sua aletta, per planare successivamente diritto, indi planare con miglior efficienza, se possibile.

I modelli Giano possono essere costruiti “ad capocchiam”, e poi in tutti i casi modificati come i seguenti punti indicati Aa, Ab, Ba & Bb. All’interno dello stesso punto esistono infinite possibilità di correzione manuale, e di successivo miglioramento solo con una diversa clip, sebbene la configurazione MIX 20° sia generalmente già la migliore, senza modificare la clip, una volta ben dimensionate le alette, come avanti descritto.

Le seguenti considerazioni teoriche cercano di spiegare perché non ho trovato (forse solo per mia ignoranza) una norma di progetto assoluta, sebbene il caso Aa mi sia parso perlopiù migliore del caso Ab, questo del Ba ed il Ba mi sia parso migliore del Bb, ai fini della miglior efficienza ottenibile in stabilità longitudinale, con le minori resistenze aerodinamiche possibili.

Per evitare ambiguità di riferimenti, s’intenda:

·        A = modifica della semiala “fissa” interna alla virata, tramite aumento d’incidenza e portanza, agendo solo dalla sua parte centrale “fissa”, cioè su quella interna della virata.

·        Aa = supremazia dell’aumento di portanza della semiala rispetto alla diminuzione di deportanza della sua aletta, ciò sempre agendo solo sulla semiala interna alla virata.

·        Ab = supremazia della diminuzione di deportanza dell’aletta rispetto all’aumento di portanza della sua semiala, ciò sempre agendo solo sulla semiala interna alla virata.

·        B = modifica della semiala “fissa” esterna alla virata, tramite diminuzione d’incidenza e portanza, agendo solo dalla sua parte centrale “fissa”, cioè su quella esterna alla virata.

·        Ba = agendo sulla semiala esterna alla virata, supremazia della diminuzione di portanza della semiala rispetto all’aumento di deportanza della sua aletta.

·        Bb = agendo sulla semiala esterna alla virata, supremazia dell’aumento di deportanza dell’aletta rispetto alla diminuzione di portanza della sua semiala.

·        a = supremazia di influenza delle parti centrali delle semiali sulle rispettive alette

·        b = supremazia di influenza di ogni aletta sulla parte centrale della propria semiala

Ho scritto di variazioni d’incidenza e solo portanza per semplificare il discorso, ma s’intenda sempre che ad un aumento di portanza corrisponde pure un aumento di resistenza, e può essere determinante, es. v. avanti spiegazioni caso Ab etc.

 

Quando, ad es. per un colpetto di vento, si rompe l’equilibrio delle forze e dei momenti in volo, interviene la stabilità (se ben corretta) dovuta alle reciproche reazioni delle alette “mobili ma prefissate” e della semiala “fissa”. Entrambe le superfici contribuiscono alla stabilità, ma una delle 2 può intervenire più efficacemente in senso longitudinale, determinando una più rapida stabilizzazione di planata, dando quindi subito quasi l’impressione di indifferenza alle forze esterne instabilizzanti, senza poter affermare quale delle 2 superfici abbia la supremazia durante la stabilizzazione. Tuttavia da eventuali modifiche correttive delle incidenze credo che si possa arguire quale delle 2 superfici è stata più funzionale ai risultati della correzione, anche se la cosa può essere ritenuta abbastanza soggettiva e non immediata, in generale quindi discutibile.

Credo che il miglior risultato venga raggiunto sostanzialmente tramite una supremazia della parte centrale della semiala portante (caso Aa), rispetto all’azione dell’aletta stabilizzante con deportanza o resistenza, in pratica senza eccedere né con errati rapporti di superfici, né con le forme in pianta alare e delle alette più strane, né con pieghe reciproche appunto eccessive.

La miglior supremazia può infatti dipendere soprattutto dal rapporto tra le superfici aletta/semiala fissa, dalla convergenza delle alette, dalla parte in lunghezza e larghezza di BE della semiala interessata dalla piega dell’aletta, infine dall’inclinazione dell’aletta medesima, inclinazione che ne determina l’incidenza al vento relativo.

Ad esempio un’aletta piccola, con modesta convergenza ed interessante solo una piccola parte più esterna del BE della semiala, interessante anche poco nel senso delle corde alari, soprattutto non inclinata verso la verticale (cioè verso la posizione di massima resistenza), è nelle condizioni di offrire la supremazia alla semiala fissa centrale, che in teoria dovrebbe essere portante con poca resistenza, questa minore della resistenza dell’aletta.

Tuttavia il discorso della resistenza indotta dai vortici di estremità delle alette è complicato, i vortici sarebbero migliorabili solo in galleria a vento, certamente non in questo articolo.

Vediamo dunque le 4 tipologie nel dettaglio, restando nel campo del margine statico positivo e trascurando purtroppo variazioni di risultati dovuti ai vortici di estremità.

 

Aa) Quando durante il raddrizzamento della traiettoria l’azione è in prevalenza imputabile alla supremazia della portanza della parte centrale della semiala fissa (quella che all’inizio è interna alla virata), poi tale semiala verrà aumentata d’incidenza positiva, lasciando l’inclinazione della sua aletta immutata. E’ di solito il sottocaso più comune, quando la portanza della semiala è nata preponderante sulla deportanza dell’aletta.

Un tuttala che girava ed in apparenza era centrato in virata, se viene modificato ad andare diritto, può diventare (un poco forse) picchiato, nel senso di pendenza di traiettoria diritta poco inclinata in basso, ed occorrerà, o solo si potrà nel campo di escursione CG valido (margine statico), alleggerire poi pochissimo la clip, per migliorare l’efficienza?

L’influenza della clip può esserci, ma anche essere minima: aumentando la portanza aumenta anche la resistenza e probabilmente l’efficienza cambia poco. La portanza complessiva diverrà maggiore di quando era in virata, ma anche con resistenza globale maggiore, cioè quasi con identica efficienza, inoltre, se il carico alare resta immutato, la velocità di planata diritta resta identica.

Una torsione ad aumentare l’incidenza della semiala fa diminuire anche la deportanza della sua pseudowinglet. A parità di bracci di leva, con portanza di 1 semiala aumentata e sua coda meno tenuta giù, la semiala sale ed il tuttala potrebbe diventare (un poco forse) picchiato dal suo lato, dipenderà anche dalle resistenze e dalla posizione del centro di pressione, rispetto al baricentro, siccome generalmente il centro di pressione di una lastra piana dovrebbe arretrare per aumento dell’incidenza. Per l’equilibrio dei momenti, in presenza di un momento picchiante aumentato, per compensazione la clip potrebbe diminuire, per arretrare il CG verso il centro di pressione e planare diritto poco più cabrato, nel senso di pendenza minore e maggior efficienza, restando nei limiti di tolleranza di variazione del margine statico, il che comporterebbe anche una variazione del reflex. Di solito, diminuendo la clip, non si effettua anche la variazione anche dell’inclinazione dell’aletta, ciò potrebbe essere la causa che, al posto di una planata diritta sempre retta, si ottiene una planata diritta sovente a seduta lunghissima a finale cabrato. 

 

Per inciso, il risultato di questo medesimo sottocaso può essere ottenuto, ma talora con minor efficacia, come variante del rif. 3 bis) della pagina Giano, lasciando immutata l’incidenza della semiala fissa e portando l’inclinazione della sua aletta quasi orizzontale, con funzione tipica di pseudowinglet poco deportante, comunque deportante meno di prima.

 

Aumentando l’incidenza di quella semiala che determinava la virata, quindi diminuendo la deportanza e insieme la resistenza (o semplicemente diminuendole come solo nel soprascritto inciso) della sua pseudowinglet che verrà posta quasi orizzontale, diminuisce anche il reflex della semiala che determinava la virata, mentre resta alto il reflex della semiala con l’aletta rimasta abbassata. La media dei 2 reflex è complessivamente minore, quindi il tuttala viaggerebbe leggermente più veloce e un poco picchiato…

 

[Riguardo al reflex dei Giano occorre osservare che le alette di estremità deportanti lavorano esse pure, all’esterno della zona di convergenza, perlopiù come una lastra piana, pertanto diminuendo l’incidenza dell’aletta il centro si pressione dell’aletta si sposta sempre avanti, mentre il centro di pressione della semiala fissa, con aumento d’incidenza del cartoncino, si sposta indietro. Siccome l’azione della semiala in questo punto Aa) è preponderante su quella dell’aletta, la posizione del centro di pressione risultante si sposterà leggermente indietro, anche perché nella zona intermedia di convergenza dell’aletta il centro di pressione penso che si sposti mediamente su una posizione intermedia di media importanza, l’aletta in planata normalmente non divenendo mai ad incidenza positiva. Ivi esiste infatti come un reflex contrario (o negativo) determinato dall’anedro longitudinale tra l’aletta e la semiala fissa. In tale zona l’aletta anteriore e la semiala posteriore piegate assieme mostrano una lastra a 2 piani incidenti fra loro in diagonale convergente rispetto alla direzione di marcia. Rispetto al vento relativo, aumentando l’incidenza del complesso, penso che il CP subisca diverse posizioni, forse anche per la circolazione del flusso verso la tip; se non ci fosse la parte di aletta esterna alla semiala fissa, si potrebbe arrivare fino allo stallo della zona di convergenza dell’aletta, dopo aver attraversato posizioni del CP di zona a cavallo rispetto alla posizione iniziale, però l’aletta più esterna stallerebbe prima che nella zona della sua convergenza…

Per completezza di discorso, in una lastra piana isolata + BU rialzato a metà lastra (condizioni che chiamo ancora diedro longitudinale), aumentando l’incidenza positiva con aumento di portanza, il centro di pressione avanzerebbe, resterebbe indifferente, o indietreggerebbe rispetto alla posizione iniziale, secondo il grado di incidenza del diedro longitudinale della lastra, e lo stesso accadrebbe anche con incidenza negativa, generando deportanza; tutto ciò però prima dello stallo in positivo o negativo, passato il quale il CP arretrerebbe sempre; stessa cosa succederebbe anche con la lastra piana + BU abbassato a metà lastra (condizione che ho chiamata anedro longitudinale), sebbene nella zona di convergenza le 2 lastre combacianti non siano isolate, ma intermedie tra una parte di semiala fissa e una parte d’aletta]

 

Ab) Quando c’è supremazia della geometria dell’aletta sulla sua semiala, il rendimento di efficienza è generalmente peggiore del caso Aa).

Può succedere ad esempio se l’aletta è grande, molto convergente e spinta in diagonale fin quasi alla radice dell’ala, magari interessando buona parte delle corde della semiala centrale, a partire dal BE, soprattutto quando l’aletta è posta verso il basso quasi verticale.

Siccome i rapporti ed inclinazioni esistenti tra le sup. semiala/aletta modificano il rapporto tra portanza semiala e deportanza aletta, può esserci quindi un maggior influsso della resistenza dell’aletta, più grande del previsto nel sottocaso Aa, al punto che ora, con la portanza complessiva sulla semiala alzata pur minore della portanza complessiva dell’altra semiala, viene permesso ugualmente il raddrizzamento della traiettoria, in quanto la resistenza dell’aletta della semiala alzata diviene minore della resistenza dell’aletta dell’altra semiala, che si è abbassata con rollio passando dalla virata alla planata diritta, mantenendo l’aletta abbassata sempre con maggior resistenza. Siccome in tal caso il momento picchiante non esisterebbe, in quanto il raddrizzamento sarebbe principalmente dovuto all’imbardata delle resistenze delle alette, in tal caso non si può alleggerire la clip per guadagnare efficienza, anzi addirittura potrebbe succedere che il modello diventi (un poco forse) cabrato, da richiedere un piccolo aumento del peso della clip, per andare diritto senza moto fugoide o peggio delfinante, quando le stabilizzazioni vengono ottenute anche da un reflex nascosto, ora imputabile principalmente alla resistenza della sola aletta abbassata, inducente una flessotorsione dell’estremità della sua semiala ad incidenza negativa, e non dovute principalmente alla deportanza diminuita dell’altra aletta dell’altra semiala, alzata suborizzontale, pur sempre ad incidenza negativa. Le flessotorsioni sono in funzione della rigidità del cartoncino, il che rende il tutto abbastanza aleatorio.

 

[Il risultato dipende quindi, rispetto al CG, dalla posizione reciproca dei centri di pressione della semiala, con CP della sua parte interna che indietreggia, e dell’aletta, con CP che avanza, quando l’aletta viene posta inclinata suborizzontale.

Se il centro pressione aletta avanza più di quello della semiala, il centro di pressione risultante può avanzare rispetto alla posizione originaria, dunque avvicinarsi al CG, entro il margine statico: ciò potrebbe determinare una cabrata del tuttala, poi migliorabile appunto aumentando la clip nel volo successivo…

Se addirittura il CP globale raggiungesse il CG e lo superasse in avanti si sarebbe in piena instabilità: il tuttala potrebbe cabrare senza rimedio o picchiare ponendosi in volo rovescio a seconda della supremazia rispettivamente delle semiali o delle alette, queste ultime immaginate con reflex negativo. Una freccia alare positiva è in pratica sempre necessaria nei tuttala con alette a svergolamento anteriore. I tuttala “plank”, ad ala senza freccia, o ad ala romboidale, tipo razza o manta, non tollerano tali alette (v. Configurazione Tipi H), mentre possono essere stabilizzati con alette a svergolamento posteriore.]

 

Ba) Con supremazia della semiala centrale sulla sua aletta, al posto di aumentare la portanza di 1 semiala si può diminuire quella della semiala opposta, sempre allo scopo di andare diritto. Succede il contrario del caso precedente Aa, cioè il tuttala risulterà (forse) leggermente cabrato in volo diritto, e con una portanza complessiva minore………………però non conviene, perché aumentare la portanza globale è meglio che diminuirla sulle singole semiali, ai fini dell’efficienza in rollio e globale di successiva planata diritta.

 

Bb) solo quando ci fosse supremazia dell’aletta sulla semiala centrale, riducendo la portanza della semiala opposta alla virata, dopo aver raggiunto la traiettoria di planata diritta, si può migliorare l’efficienza diminuendo leggermente il peso della clip, in quanto il modello risulterebbe altrimenti perlopiù (in assenza di reflex nascosto maggiorato dalla resistenza maggiorata dell’aletta esterna alla virata) leggermente picchiato in volo diritto (ma il modello potrebbe risultare anche indifferente o leggermente cabrato per una maggiorazione di reflex della sola aletta che era esterna), appunto non per l’aumento di deportanza dell’aletta esterna più abbassata (deportanza che potrebbe far cabrare), quanto per l’aumento di resistenza dell’aletta medesima, che ha raddrizzato la virata principalmente agendo d’imbardata, in contemporanea diminuzione di portanza della parte centrale della semiala, non compensata da una riduzione del peso della clip, e quindi determinante una leggera picchiata in volo raddrizzato…………. Tuttavia questa soluzione appare la meno efficiente in assoluto, perché la portanza globale è diminuita, presumendo che la resistenza globale sia pure diminuita, ma in percentuale meno della diminuzione della portanza globale, appunto essendo in supremazia delle alette di estremità sul centro ala, avendo le alette quindi anche una supremazia di resistenza………

Nei discorsi precedenti la clip potrebbe entrarci poco: per raddrizzare una virata aumentando la portanza infatti aumenta anche la resistenza e probabilmente l’efficienza non cambia molto, cioè, alle incidenze e velocità in gioco, per incidenze positive la variazione di portanza supera poco quella di resistenza, quindi migliora l’efficienza, mentre per incidenze negative succede il contrario, cioè c’è un aumento di resistenza sulla portanza. La cosa mi ricorda un po’ quel che accade per il differenziale necessario per gli alettoni posteriori convenzionali (solitamente si lascia l’alettone interno alla virata più alzato, es. al 100%, mentre si abbassa meno l’alettone esterno, es. al 50% dell’escursione massima: in tal modo la semiala esterna porta di meno e offre minor resistenza, mentre la semiala interna deporta di più e con maggior resistenza, tutto allo scopo di contrastare l’imbardata inversa dovuta al rollio verso l’interno, rollio ed imbardata che altrimenti sarebbero eccessivamente rapidi, determinando forse un capovolgimento dell’aereo in tempi brevi…). 

Nelle tips dei tuttala però occorre operare all’inverso degli alettoni dei convenzionali, cioè diminuire la resistenza di un’aletta, o aumentare la portanza della sua semiala, per girare dalla parte opposta, come indicato ai punti 3 & 3 bis della pagina di Giano.

16. Altri metodi per girare o correggere una virata unica (continua, cioè non dutch roll).

 

Oltre a quelli indicati ai punti 3 & 3 bis della pagina di Giano e qui sopra sviluppati teoricamente ai fini dell’efficienza, un altro metodo per virare o per planare diritto, ora in modo più spiccio, ma solo ai fini del gioco, potrebbe essere quello di spostare la clip o a ds. o a sin., per virare a differenze di peso asimmetrico. Ovviamente questo metodo è praticabile solo sui miei modellini di cartoncino, ma non su aerei “veri”, tranne che sui deltaplani, i quali tuttavia hanno il baricentro sempre basso, mentre nei miei tuttala la posizione del CG è discutibile, sebbene sia solitamente bassa, poco bassa sotto l’ala, avendo le 2 derivette abbassate.

Infine un ulteriore metodo per correggere una virata potrebbe essere quello di effettuare ritagli assimmetrici delle semiali, cosa certamente non facile.

Se un modello già (quasi) centrato longitudinalmente continua a girare, si può operare in svariati modi, in analogia ai punti Aa, Ab, Ba, Bb, però variando le portanze/resistenze tramite riduzioni di superfici delle forme alari. Anche qui si possono refilare solo le semiali fisse, solo le alette od entrambe, concordemente o discordemente, ottenendo svariati risultati, che potranno essere ulteriormente corretti longitudinalmente in diversi modi.

Ad es. poniamo che un difetto di virata succeda a sinistra; come estrema ratio per volare dritto si può refilare (poco) solo l'aletta sinistra (non la semiala sin.), e quasi sempre contemporaneamente refilare pochissimo anche il naso porta clip, per avvicinarla al baricentro, quando per mantenere la stabilità longitudinale il modello risulterà picchiato e non si vuol alleggerire la clip accorciandola direttamente. Occorre tollerare che la zavorra superflua farà planare pochissimo più velocemente, per il carico alare più alto, rispetto all’altro possibile caso di una nuova clip accorciata ad essere di giusto peso minore, quando posta nella precedente posizione immutata, cioè lasciando immutato il suo braccio di leva baricentrale. Nell’esempio fatto ho condotto un’analogia al punto Aa, basandomi sulla riduzione della deportanza dell’aletta, in caso di supremazia della semiala fissa, analogia tutta da verificare; in realtà l’analogia non sarebbe logicamente corretta, perché ora mi sono basato sull’aletta, piuttosto della parte centrale della semiala fissa…..; anche l’ipotesi della supremazia della semiala fissa sarebbe da verificare nel modello specifico.

Il metodo refilamento solo dell’aletta della parte interna della virata può essere più efficace dello svergolamento positivo della semiala interna e/o modifica inclinazione dell’aletta interna non refilata, che era sotto la semiala, portando solo tale aletta suborizzontale: tutto dipende dall’entità del refilamento aletta, dello svergolamento semiala, o dell’inclinazione dell’aletta in questione, inclinazione rispetto alla sua semiala. Queste 3 cose sono concordi, ma non adducono alla stessa intensità del risultato.

 

Anche refilare solo la parte fissa della semiala opposta alla virata, in analogia ai punti B, può essere efficace per correggere una virata, sebbene sia difficile dosare l’entità dei refilamenti, in funzione dei rapporti esistenti tra le superfici delle semiali e le alette: in generale, sia per A che per B, siccome l’aletta interna alla virata è più lontana dal baricentro, anche se è di piccola superficie, essendo molto inclinata, il suo refilamento potrebbe essere più influente del refilamento solo della parte fissa della semiala opposta alla virata. Inoltre refilare un’aletta riduce la deportanza e la resistenza generale del tuttala, mentre refilare solo una semiala fissa (esterna alla virata) riduce sì la sua resistenza, ma soprattutto ne riduce la sua portanza, e quindi riduce la portanza globale del tuttala. Dunque per raddrizzare una virata disperata sembra più efficace refilare un aletta, piuttosto che una semiala.

Comunque ogni refilamento riduce le superfici interessate e le loro portanze/deportanze, ed insieme resistenze, inoltre sposta il baricentro, a seconda che il refilamento venga effettuato sul BE oppure BU, magari modificando anche la freccia alare. Procedere con estrema cautela, refilando il cartoncino di forbice soltanto 1 o 2 mm per volta.

 

17. Dutch roll.

Del rollio olandese, o meglio rollio alternato continuo, altalenante a destra e sinistra con scodinzolamento, ho scritto già nella pagina su GIANO.

Una vista frontale “gif” di un Boeing 747 (Jumbo Jet) in “dutch roll” abbastanza esplicativa è stata copiata, spero senza ©, da https://gfycat.com/agitateddarlingcanadagoose

Il rollio olandese, evitato di solito deliberatamente negli aerei “veri”, che possono avere anche “smorzatori d’imbardata” automatici, può essere voluto dal pilota acrobatico, ma nei miei aeroplanini viene talora innescato automaticamente e per me è sempre indesiderato.

Il dutch roll è in agguato, ed un eccesso di virata, o di correzioni eccessive per planare diritto, potrebbero innescarlo facilmente, qualora la stabilità trasversale prevalesse su quella laterale, ai fini di una buona direzionalità diritta. Occorre equilibrio in ogni fase del volo, soprattutto per ottenere una buona stabilità direzionale, in quanto purtroppo ho notato una facile tendenza al dutch roll dei miei tuttala senza coda. Addirittura talora manifestatosi in virata, una volta corretta la virata unica, il dutch roll può non manifestarsi più persino in asimmetria delle semiali in aria calma, ma potrebbe manifestarsi subito con un briciolo di vento, qualora le semiali non reagissero subito simmetricamente.

 

Il rollio olandese automatico involontario si può ridurre riducendo i diedri alari preponderanti sulla mancanza di deriva dei tuttala, tuttavia il problema è difficilmente risolvibile, se non in casi fortuiti, con una fortunata posizione del centro di spinta laterale.

Un minimo diedro trasversale è ad ogni modo sempre indispensabile per la stabilità trasversale al rollio casuale.

Il difetto direzionale maggiore, nei tuttala di cartoncino mal riusciti, è comunemente appunto proprio il rollio alternato persistente, durante una planata resa diritta.

Non sempre il difetto si corregge aggiustando i diedri, che è di solito la soluzione più immediata, fino a rendere l’ala tuttalpiù orizzontale, cioè credo che occorra non fare mai un anedro nel tronco centrale dell’ala di gabbiano, in quanto con le alette giù si può rischiare il capovolgimento dei miei tuttala!

 

Quindi, ad ogni modo, in tutti i casi:

·        Se volete provare un anedro del tronco centrale dell’ala di gabbiano, od un’ala a diedro di gabbiano inverso, auguri. Nel seguito considererò soltanto l’ala dei Giano classici, o riconducibili ad essi, intendendo, come tipologia trasversale della vista frontale dell’ala, soltanto l’ala di gabbiano classica, con le 2 alette di estremità piegate sotto.

·        Dapprima verificare che le semiali siano perfettamente simmetriche, in quanto un’asimmetria, pur non essendo la causa diretta del dutch roll, può innescare una virata ed in questa il tuttala può reagire scodinzolando. Una piccola torsione di una semiala, che farebbe curvare, si può correggere per planare dritto, come al famoso punto 3) di Giano, oppure inclinando in senso opposto e rendendo asimmetriche le alette di estremità, come al punto 3 bis), es. alzare aletta dx. per girare a sin., oppure abbassare sin. per girare sin., oppure anche inclinare entrambe le alette, tuttavia, ottenuto il volo planato diritto, spesso si può manifestare il dutch roll nella planata dritta.

Eliminando invece la torsione nativa errata della semiala incriminata, fino a planare diritto senza toccare le alette, il dutch roll di solito non si manifesta più nei Giano, anche rispettando le condizioni seguenti, anzi la planata potrebbe già risultare maestosamente diritta e spettacolare, senza asimmetrie delle 2 semiali.

·        Per diminuire il diedro trasversale della V centrale delle semiali, portandolo tra 1° e max. 8° per ogni semiala, se la clip arriva a stringere bene il bordo d’entrata delle semiali, appiattendolo a centro ala, è meglio; si può in tal modo creare anche un diedro longitudinale nascosto, utile per la stabilità longitudinale.

·        Siccome la freccia positiva equivale ad un diedro positivo, tale freccia potrebbe peggiorare il rollio olandese. Diminuendo la freccia, al limite fino ai tuttala “plank”, dovrebbe diminuire il “dutch roll” nelle ali allungate, tuttavia nelle ali a delta o a corto allungamento, anche con il BE a forte freccia, il dutch roll potrebbe non manifestarsi, quando le semiali sono perfettamente simmetriche e a con diedro trasversale a bassa V centrale (BATGIANO). In generale per precauzione però direi che è meglio fare la freccia del bordo entrata semiala non superiore a 25 - 30° e freccia delle alette non superiore a 45°. Per il bordo uscita direi 15° semiala e 30° alette. Questi valori angolari valgono soltanto per alette “a sciabola”, cioè quando le “tips” hanno estremità alari a freccia crescente. Riprendo qui i concetti di sciabola e roncola, che nella parte settima avevo riferito alla circolazione del flusso sulle alette a svergolamento anteriore o posteriore, indipendentemente dalla forma in pianta; qui invece mi riferisco alla forma in pianta delle “tips”, in relazione al flusso su alette sempre a svergolamento solo anteriore, ma con diverse forma in pianta, da determinare flussi analoghi, già nel loro limitato caso. Se poi si passasse a svergolamenti posteriori, come avviene solitamente nei tuttala più grandi, ponendo le alette mobili esclusivamente sui bordi di uscita, ovviamente gli effetti “roncola” delle alette supererebbero gli effetti “sciabola” di eventuali piante alari ad estremità a freccia crescente, ma tali casi non verranno qui trattati.

·        18. Pianta “a roncola”.

In controtendenza rispetto al punto immediatamente precedente, osservate il seguente modello Cobra, così denominato in onore di un omonimo aliante tuttala di Ghisleri, grande aliante RC, con il quale però il mio modello (in foto apertura alare 274 mm) ha in comune soltanto la forma in pianta “a roncola” delle estremità alari.

 

Per il dutch roll, non penso che la forma “a roncola” oppure “a sciabola” della pianta delle “tips” incida in sé stessa diversamente da eventuali altre estremità “a spada” diritta, riferitamente all’andamento delle frecce focali, o più semplicemente della freccia media, di tutta le varie piante alari considerate, tuttavia concluderò questo argomento alla fine del presente capitolo 18.

Ritengo che tale pianta a roncola sia un artificio per ridurre una freccia centrale eccessiva, come pure la sciabola sia un artificio per accentuare una freccia centrale scarsa, ma si può ottenere lo stesso, e forse miglior, risultato di stabilità anche con una forma in pianta delle semiali “a spada dritta” adeguate, come lo dimostrano la maggioranza degli alianti Horten ed i modelli Prandtl-D della NASA.

 

A parte tale osservazione, portando il centro di spinta laterale nella posizione più adatta, si può contrastare anche meglio il dutch roll, nei casi appunto che tale centro sia fuori della posizione necessaria a ridurlo al minimo, in caso d’instabilità direzionale.

Inoltre per la scelta del tipo di pianta alare possono valere anche altre considerazioni aerodinamiche, riferentesi al fatto che l’ala dritta è più efficiente dell’ala a freccia, a bassa velocità, naturalmente senza poi tener conto della miglior responsabile dell’efficienza di planata, vale a dire la forma dei profili alari.

Un’ulteriore considerazione sull’impiego della pianta a “roncola” potrebbe riguardare di cercare di evitare lo stallo di una semiala in virata in salita, essendo noto che lo stallo inizia prima verso le estremità della freccia positiva………caso che però nei miei tuttalini, se centrati e plananti idealmente diritto in discesa, è perlopiù escluso, tranne che in cabrata in virata occasionale, es. per un colpo di vento, oppure tranne che nei casi BATGIANO lanciati intenzionalmente a forte.

Escluderei di fare anche eventuali altri modelli richiamanti i BATGIANO, ma ben diversi, cioè con le”tips” ritagliate come nei modelli Cobra, in pratica tali nuovi modelli diverrebbero “planks” (vedere capitolo 25. Riepilogo).

 

Ai fini della stabilità longitudinale di tutti i modelli vedere il Riepilogo, comunque l’entità della frecce va sempre posta in relazione con il braccio di leva necessario per la funzionalità del reflex delle “tips” e di un eventuale reflex nascosto procurato dalle flessotorsioni in volo dell’ala a freccia di cartoncino, in questa pagina sempre considerata globalmente positiva.

 

·        Esistono domande particolarmente insidiose, alle quali non riesco a rispondere decentemente e per le quali mi piacerebbe che Altri intervenissero, donando il loro parere:

o   Per evitare il dutch roll un’ala meno rastremata è meglio di un ala a delta? Probabilmente è la corda alla radice grande che influisce maggiormente nel rollio olandese, come superficie interessata dalla spinta laterale di scivolata, sebbene anche l’allungamento alare elevato abbia la sua importanza negativa per il dutch roll, permettendo maggiori flessioni di diedro trasversale del cartoncino……quando invece la causa preponderante di innesco del dutch roll non potrebbe essere ancora sempre l’asimmetria di incidenza nativa delle semiali. In questo senso il caso dei BATGIANO è maestro, per la scarsità di dutch roll, non ostante l’elevatissima corda alla radice, che dovrebbe favorire l’innesco del rollio olandese, il quale nel caso BATGIANO viene inibito dal relativamente basso-medio allungamento alare…con estremità meno flessotorcenti delle solite ali, che invece sono meno rastremate nel tratto centrale romboidale. Le solite ali dei Giano classici sono con una discreta rastremazione, certamente più bassa delle ali a delta, e la scarsa rastremazione ostacolerebbe il dutch roll soltanto in concomitanza degli altri fattori elencati nei punti che state leggendo, anzi potrei dire che la rastremazione da sola allo scopo serve poco, o non serve affatto. La domanda può essere riproposta come segue, trasformata in più domande collaterali.

o   Per i tuttala un minimo di rastremazione è meglio di un’ala rettangolare? Meglio per l’aliante rastremata avanti o indietro? Notare che refilando si può modificare la rastremazione, modificando la freccia e aumentando l'allungamento alare, ma anche si diminuiscono le superfici e si modificano le flessotorsioni in volo del cartoncino. Negli alianti tuttala la rastremazione indietro potrebbe essere una necessità per la stabilità sui 3 assi, ma penso che il tipo di rastremazione sia ininfluente per il dutch roll; così pure un’ala rastremata può essere certamente migliore di un’ala dritta per svariati motivi, ma la cosa dovrebbe influenzare pochissimo un eventuale dutch roll.

o    Il vento laterale che determina un rollio con scivolata induce circolazione di flusso alare in aumento verso l’estremità alzata, con possibilità di stallo di una sola semiala, e forse di vite, oppure può essere soltanto l’inizio di un dutch roll per un tuttala?

o   Maggior allungamento con maggior circolazione, come influiscono nei tempi, nell’ampiezza e nel passo del rollio alternato, divenuto olandese?

·        Stringere il muso, stringendo la corda subito esterna alla clip, fino alla larghezza della clip (ma non stringere il muso sotto la clip), può essere utile ad avere le corde vicino alla radice, viste in apertura trasversale, costanti sotto la clip e limitate dall’esterno della clip, con riduzione di corde per rastremazione diminuita, partendo da una corda già ridotta rispetto alla corda alla radice, con minor rastremazione complessiva. Ci sono però effetti conseguenti contrari:

Longitudinalmente è meglio non allungare troppo il naso del tuttala per diminuire il peso della clip, onde evitare inerzie inutili ed onde evitare di avere una superficie laterale troppo spostata avanti, quindi è meglio non stringere troppo il naso del tuttala, per mantenere la clip ad una discreta lunghezza. Il tuttala con clip più pesante planerà più veloce per maggior carico alare, ma talora rollerà meno, o non rollerà affatto, potrebbe essere un vantaggio, unito ad altri possibili vantaggi e svantaggi.

Se la clip è avanzata rispetto al naso del tuttala non potrà più effettuare come prima il raddrizzamento del diedro trasversale dell’ala, inoltre non potrà permettere quel minimo svergolamento alare che potrebbe contribuire anche alla stabilità longitudinale, con parte di un reflex nascosto.

Se le corde alla radice sono ridotte, le estremità in coda alle semiali a freccia potrebbero flessotorcersi maggiormente, soprattutto per effetto delle forze aerodinamiche delle alette, quindi il reflex nascosto potrebbe variare parecchio…In conclusione meglio non stringere troppo il muso e le corde subito all’esterno della clip, quindi meglio evitare una rastremazione troppo scarsa ed un allungamento eccessivo. Direi mediamente fare la rastremazione nel rapporto come corda 2 alla radice / 1 alle tips, e fare allungamento massimo praticamente circa non più di 7…

·        Diminuire la superficie delle 2 alette convergenti, per diminuire l’efficacia dei loro eventuali eccessivi anedri nell’ala di gabbiano senza derive specifiche, può essere positivo per diminuire il dutch roll, ma può essere pericoloso anche con un briciolo di vento, perché si riducono anche le superfici con funzione di vera deriva (proiezioni laterali delle 2 alette di estremità ala).

Tuttavia, se proprio si vogliono refilare le alette, eventualmente si può giocare principalmente sull’altezza delle alette, riducendone un poco l’altezza senza toccare il BU della coda delle alette, coda che maggiormente potrebbe avere funzione di deriva, anche se alla riduzione di altezza corrisponderà comunque una riduzione di lunghezza totale delle alette: ciò equivale in pratica a refilare solo il BE delle alette, cosa che determinerà anche un assetto leggermente picchiato rispetto al precedente, come già scritto al punto 2 del capitolo 11. Refilamenti, discorso valido per i modelli Giano, cioè con estremità alari non a roncola.

Nei modelli Cobra ho sperimentato che, forse solo per la diminuzione della freccia di estremità, il dutch roll è solitamente (poco) maggiormente inibito rispetto ai modelli Giano con pianta a sciabola; la cosa è comunque assai discutibile; nei Cobra inoltre, se si vuole ridurre la superficie delle alette, è forse indispensabile refilare solo il BE, senza abbassarle di altezza. Ciò rende tali modelli contemporaneamente pochissimo più picchiati dei Giano ed occorrerà poi pure alleggerire di più la clip, sostituendola con un’altra (forse un poco) più leggera di quella che si sarebbe fatto con un Giano a sciabola, di pari apertura alare e pari rapporti di superfici; si tratta di differenze infinitesimali e mal valutabili, in termini di un eventuale vantaggio effettivo nei rapporti di planata dei 2 tipi di modelli. In effetti conta moltissimo l’entità della minima superficie di aletta refilata, piuttosto delle modalità di refilatura, sia ai fini della stabilità, che della inibizione del dutch roll. Non vedo inoltre la pianta a roncola meglio della sciabola ai fini dell’efficienza di planata, o dell’arrampicamento in termica, o della eventuale manovrabilità (nel caso di alianti tuttala RC); penso che si tratti soprattutto di una scelta estetica dell’aeromodellista, oppure che nascano altre necessità, nel caso di tuttala pilotabili a bordo.

19. Eccesso di deriva.

Anche il caso di instabilità opposto al dutch roll, cioè l’autonoma entrata in spirale in picchiata per eccesso di deriva sopra la fusoliera degli aerei convenzionali, cosa che non dovrebbe presentarsi nei senza coda, talora si presenta nei miei tuttala senza coda, per asimmetria delle semiali, a cui si può porre rimedio, tuttavia talora senza eliminare del tutto entrambi i difetti. Però il dutch roll rimane statisticamente un difetto preponderante (e più difficile da eliminare di eventuali scampanamenti o delfinamenti, magari con moti fugoidi corti, mentre ritengo un eventuale moto fugoide lunghissimo, che ho chiamato seduta lunghissima, quasi un pregio dei miei tuttala di cartoncino a lastra idealmente piana).

La mancanza di una grande deriva potrebbe spiegare la difficoltà dei tuttala ad entrare in spirali in picchiata, sebbene siano presenti pure le 2 alette convergenti, nel caso dei Giano etc., quindi siano presenti, in vista laterale, 2 proiezioni di superfici parallele, proiezioni utili come 2 vere derive, o meglio pseudoderive, agenti come tali nelle proiezioni laterali delle alette convergenti alle estremità alari. Essendo tali alette terminali sotto l’ala dei miei tuttala, cioè piegate sempre “prefissate” sotto le parti interne delle semiali denominate parti “fisse”, si abbassa così sempre il centro di spinta laterale, che si trova pertanto perlopiù poco sotto e, per via della freccia alare, dietro il baricentro, in posizioni ideali per la stabilità laterale, a meno che, per flessioni eccessive delle semiali, tale centro di spinta laterale non s’innalzi eccessivamente.

Facendo seguito a quanto già scritto nel capitolo Overbanking e roll out, con il vento che c’era al Sass Pordoi le semiali hanno fatto di tutto, ma quel Giano non si è mai capovolto, anche se in verità non è mai uscito dalla spirale nella quale si è inizialmente invischiato. Potrei pensare ad una spirale in picchiata, vinta tuttavia da una fortissima corrente di termica ascendente lungo la parete del Sass Pordoi, e poi pensare a quel Giano trascinato dal vento fortissimo in contemporanea ascendenza fino ai cumuli di nubi scure soprastanti circa 200 m, cumuli nei quali il tuttala è poi sparito, spiralando in salita, alla mia vista.

A parte le 2 alette inclinate in basso, non c’era alcuna deriva, Giano era stato impostato per andare diritto, eppure, una volta entrato in spirale, non ne è uscito più. I giri però si sono allargati di diametro, dagli iniziali circa 20 m fino a 40 m circa all’ingresso nei cumuli, raggiunti dopo una spirale in cabrata di parecchi giri…

 

Il disegno a lato è ripreso dall’Abbecedario dei pinguini, di Michele Gagliani (http://comandantegagliani.it/); il disegno spiega come avviene il rollio indotto, che avviene ruotando dalla stessa parte dell’imbardata desiderata.

Nella domanda successiva (asteriscata *) invece si suppone esistere un rollio originario con scivolata indesiderati, che creerebbero un’imbardata indotta, anche in assenza della deriva. Tale imbardata indotta ovviamente sarebbe contrastata da un’eventuale deriva, che però potrebbe essere costruita ipoteticamente troppo grande di superficie.

La deriva, intesa anche moltiplicata in numero, ma con superficie suddivisa in 2 o più derivette, s’intenda posta o sopra o sotto l’ala, o meglio con il centro di spinta laterale sopra o sotto il baricentro, e sempre dietro al baricentro.

*Nei tuttala con le 2 derivette convergenti, ma anche parallele (v. avanti), con le derive piegate sopra le semiali “fisse”, l’eventuale spirale in picchiata risulterebbe facilitata?

Forse sì, ma non so rispondere accettabilmente. Penso comunque che quando il centro di spinta laterale si innalza troppo rispetto al baricentro, caso che potrebbe essere comune facendo 2 derive verticali innalzate sopra l’ala, la forza aerodinamica sulle derive potrebbe tendere a capovolgere l’aereo verso l’interno della virata. 

Non mi è chiaro perché, se le derive fossero strutturalmente di superficie eccessive, un’imbardata, anche di modesta entità, ho letto che porterebbe a stringere la virata in spirale in picchiata verso l’interno della virata stessa. Sempre?

Noto che l’ala interna frenata porterebbe meno dell’ala esterna accelerata, determinando un immaginario contro rollio indotto dall’imbardata inversa fatta verso l’esterno della virata, immaginario che non avviene, in funzione della stabilità trasversale procurata dalla presenza del diedro alare. Intendo questo contro rollio essere indotto verso l’esterno della virata e da sottrarre in rotazione al rollio indotto generato dall’imbardata originale: di fatto ogni rollio è contrastato dal diedro alare, più o meno efficace.

Certo che se la deriva fosse molto grande, anche tale contro rollio (indotto inverso) dovrebbe essere molto grande, da stabilizzare subito il rollio originario, tuttavia una minima imbardata concorde al rullio originario prevarrebbe a stringere la virata con rollio indotto sempre più verso l’interno della virata, quando la forza aerodinamica sulla deriva fosse applicata sopra il baricentro ed il diedro trasversale risultasse scarso. Il diedro trasversale risponde al rollio, finché può. Un rollio eccessivo indotto da una deriva eccessiva non potrebbe, oltre un certo limite, venir contrastato dal diedro trasversale e l’aereo potrebbe precipitare in vite.....

Negli aerei con deriva sopra l’ala, più che la superficie della deriva, mi appare determinante la posizione del centro di spinta laterale, ai fin di evitare un eventuale ribaltamento in spirale in picchiata, poco indipendentemente dalla superficie della deriva, quando la deriva fosse sproporzionata rispetto ad un diedro trasversale alare insufficiente.

In molti caccia moderni ad ala bassa si possono notare infatti anche derive sotto la fusoliera, cioè sotto il centro di spinta laterale, per abbassare il centro stesso; talora addirittura esiste un anedro alare, quando l’ala a freccia è alta sulla fusoliera (es. Antonof An 225 Mriya & bombardiere B52).

 

Per la cronaca, i miei tuttalini di cartoncino, con le 2 alette poste sempre sotto l’ala a freccia positiva, mi pare non presentino tendenze al capovolgimento laterale, mentre virano volentieri un poco a ds. o a sin. soltanto quando le semiali sono mal disposte (le cattive semiali potrebbero innescare pure facilmente il dutch roll, ma non l’instabilità a spirale, a meno che non siano proprio molto mal messe).

20. Dimensionamento alette e note di progetto.

A volte il tuttala di cartoncino gira, ma solo alla fine della planata in aria calma, dopo una traiettoria di planata quasi dritta. Forse a velocità bassa od in leggera cabrata dopo una seduta lunga, le alette sono troppo piccole da contrastare il rollio a Reynolds più basso. Infatti rifacendo il modello con alette poco più grandi il fenomeno della virata finale succede meno. Migliora anche se si riduce la corda alla radice dell'ala eventualmente troppo rastremata.

Le virate a fine planata si accentuano nei casi di cartoncini “gnucchi” (plastico-rigidi), che non si flettono abbastanza. La flessibilità invece di cartoncini elasto-rigidi (come il bristol 200 g/m2 ca.) favorisce la stabilità, nel senso che una probabile diminuzione del diedro del tronco centrale dell’ala, alla più bassa velocità di atterraggio, non genera dutch-roll e soprattutto, nei casi di eventuale rollio occasionale, la flessione della semiala abbassata crea un momento elastico di ritorno alla planata diritta, momento che nei cartoncini “gnucchi” non esiste, per l’eccessiva rigidità in virata.

Per la superficie “giusta” da assegnare alle alette di estremità in bristol, in rapporto alla superficie alare, vedere la tabella nella pagina di Giano.

21. Effetto scala.

Ad ogni modo è più facile far volare tuttala di cartoncino di apertura alare verso 300 mm, piuttosto che verso 150 mm di apertura. A titolo di statistica, su 30 modelli di apertura piccola e svariate forme in pianta, tuttavia simili in configurazione simile a quella dei tipi A, 13 hanno planato discretamente bene, quasi diritto nei primi voli e tutti senza rollii, mentre 17 hanno subito girato o rollato inaccettabilmente, richiedendo quindi poi un molto accurato lavoro per il loro centraggio, in genere abbastanza ballerino. Infatti basta una minima cattiva piega del cartoncino per squilibrare il volo o a ds. o a sin. degli esemplari più piccoli, ove i difetti costruttivi sono meno tollerati, che nei modelli grandi.

La cosa strana è che i 13 tuttalini che volano perlopiù bene, volano sempre perlopiù bene, pur non essendo troppo diversi di forma da quelli (17) che volano spesso male.

Quei tuttalini che volano bene però solitamente hanno poca maggior superficie, con clip poco più grande, quasi a pari apertura e quindi allungamenti poco minori.

Forse la maggior corda media irrigidisce il cartoncino, con flessotorsioni inferiori, ma la miglior stabilità direzionale è principalmente dovuta alla diversa geometria delle ali ed alette dei vari modelli.

22. Geometria alette. Ecco alcune note aggiuntive di dimensionamento delle alette a sciabola dei Giano (ma note non valide per il modello Cobra, ove il triangolo avanti citato non è ottusangolo):

·        altezza misurata perpendicolarmente alla cerniera: l'altezza max. della derivetta/pseudowinglet potrebbe essere come la corda alla "tip", mentre l'altezza min. dovrebbe essere almeno come la metà di tale corda, ma preferibilmente poco maggiore.

·        L’aletta venga intesa paragonabile grossomodo ad un “triangolo”, ma a vertice di estremità arrotondato; ovviamente l’aletta può avere in realtà una forma forse meglio definibile trapezoidale od altro, ma il concetto di triangolo è più immediato per il successivo discorso: il "triangolo" dell’aletta dovrebbe essere preferibilmente con l’angolo opposto alla base mantenuto non "ottuso", rispetto alla base costituita dalla corda della tip della semiala, cioè l’aletta dovrebbe formare un triangolo ottusangolo con il vertice opposto alla base rivolto all’indietro rispetto alla direzione di marcia, per realizzare una specie di doppia freccia di estremità a sciabola. In tal caso la derivetta/pseudowinglet avrebbe quasi la forma di un triangolo per lo più scaleno, ma che potrebbe divenire isoscele a base allargata, con il lato corto più arretrato, suo BU, uguale alla lunghezza della tip della semiala, e con il BE dell’aletta più lungo, costituito dal terzo lato di base allargata. In tal caso, che talora appare il migliore, il triangolo isoscele potrebbe avere la base allargata, fino a divenire circa base = 1,3 volte il lato. La stessa cosa dovrebbe corrispondere a porre il BE dell’aletta con una freccia positiva di circa 45°, ma questi valori sono puramente orientativi, da me valutati ad occhio; inoltre ovviamente i valori dipendono anche dall’angolo di convergenza dell’aletta.

·        riguardo all’angolo di convergenza, in riferimento alla tip della semiala, già è stato detto nella pagina Giano che il valore massimo di 45° potrebbe essere troppo e potrebbe trasformare il bordo anteriore della semiala a lavorare come con un “drop” (aletta incernierata piegata in basso) eccessivamente “rudder” a resistenza.

Il termine “rudder” (parte mobile del timone di deriva dei convenzionali) nei tuttala è intendibile in vari modi, tutti riconducibili alla possibilità di ottenere imbardate (“yaw”) tramite variazioni della resistenza di una sola semiala, o variazioni opposte delle 2 semiali.

Per non eccedere con le resistenze aerodinamiche delle alette io porrei l’angolo di convergenza, rispetto alla direzione di marcia di ogni aletta, circa 25 – 35°.

 

In genere è meglio non fare rudders aggiuntivi. Per l’imbardata scorretta giocare eventualmente con la superficie del triangolo ottusangolo di una o di entrambe le alette, tramite piccoli refilamenti di forbice sulle sole alette, solo quando altri metodi di correzione non sortiscono un buon risultato.

Tenere presente che i refilamenti sono forse facili, se fatti a scopo longitudinale, ma comunque difficili a scopo direzionale, particolarmente difficili perché potenzialmente di grande efficacia quando effettuati sulle singole alette, come già accennato alla fine del capitolo Dutch-roll.

23. Varie idee sulla necessità o meno di apposite derive.

Ho scritto, a proposito della spirale in picchiata e del dutch roll, che le 2 alette fungono normalmente anche da pseudoderive. Solitamente infatti non occorrono delle derive apposite, in aggiunta alle alette dei tuttala tipo A, Giano e MAX.

Tuttavia ho pensato di realizzare le 2 proiezioni laterali verticali delle superfici delle alette rendendole arretrate, allo scopo di spostare indietro il centro di spinta laterale, facendo le 2 alette prolungate molto indietro, come orecchie pendule, ma poste in allungamento orizzontale.

Modello MILAN. Nella foto a latere è stato portato ogni triangolo ottusangolo dell'aletta ad assumere una posizione arretrata sul bordo d’uscita della semiala fissa. La cosa è come fare più di una doppia freccia alare positiva, sull’aletta piegata in basso. C’è un aggravio di peso posteriore, a cui corrisponde un maggior peso della clip. Per evitare di fare una clip troppo lunga ho pensato di sovrapporre 2 clips (nera su rossa, donde la “derivatio nominis” del modello chiamato Milan).

L’insieme talora risolve di evitare il dutch roll, ma non sempre, e non è certo una soluzione brillante (senza alcun riferimento alla squadra di calcio, sebbene io sia interista).

Il modello della foto è risultato ancora un poco cabrato, per cui dopo ho refilato tutto il bordo alare anteriore: in tal modo plana diritto, veloce nella media, ma con efficienza stimata circa 6/7. Forse la resistenza indotta alle tips è peggio dello standard dei Giano, mentre le tips mi ricordano vagamente quelle dell’uccello nigthjar (v. alla fine dell’articolo Ornitoplanate).

 

[Come passo ulteriore, per aumentare se il caso la superficie posteriore delle pseudowinglets, ora anche uso rudders, si potrebbe aggiungere (quando si taglia il cartoncino) un dente alla coda di ogni aletta verso l’interno dell’ala, quasi un compensatore di spinta aerodinamica, posto tra il bordo d’uscita della semiala fissa, spostata in avanti, e la coda dell’aletta prolungata indietro: forse risulterà una porcata in volo, con effetti mal percepibili, pertanto non ho provato questa idea, che tuttavia andrebbe verificata.

Se volete provare senza ritagliare il dente in un nuovo tuttala, sia nel caso pseudowinglets allungate davanti sul BE, che nel caso derivette tipi MAX poco convergenti, in un tuttala già esistente fare un taglio bordo uscita semiala fissa, taglio nella direzione moto, partendo da poco prima della piega dell’aletta, fino alla cerniera, spiattare il dente allo stesso piano dell’aletta e l’aletta incorporerà il compensatore posteriore senza deriva, aumentando la superficie dell’aletta a scapito della semiala fissa, che potrebbe anche essere refilata sul suo BU fino all’inizio dell’aletta, diminuendo la freccia del BU della semiala fissa, in molteplici esecuzioni, che dubito divengano molteplici soluzioni piacevoli].

 

24. Modelli Giano G & R, dotati di 2 derive aggiuntive verticali non convergenti.

In generale nei tuttala puri è logico evitare ogni sorta di deriva, tuttavia a volte qualche forma di deriva ausiliaria può essere utile, sebbene non indispensabile.

Ad es., nei casi più disperati di rollio alternato incontenibile, si potrebbe aggiungere alle tips di progetto 2 piccole derive, con funzione solo di derive, o tuttal’più di piccoli rudders, pensando di movimentare queste derivette. Tali derivette dovrebbero essere normalmente non convergenti, cioè rigorosamente tra loro parallele, in quanto la principale azione direzionale s’intenda sempre lasciata al resto dell’ala a stabilizzazione anteriore e a freccia sempre positiva. Se le derivette fossero aggiunte direttamente sulle alette, le derivette cambierebbero inclinazione insieme con le alette mobili, contrastando la loro azione. Pertanto le derivette dovrebbero essere fissate soltanto alle semiali fisse, essendo le 2 derivette perlopiù nate idealmente non pilotabili.

Quindi fondamentalmente tali 2 derivette parallele si possono ottenere di progetto nei modi riconducibili alle seguenti 2 versioni di base, come nelle successive 2 foto (che possono essere viste anche come una derivazione dei modelli I1 e J1 nella parte quinta della Configurazione tuttala, modelli tuttavia ora completamente modificati dall’aggiunta delle 2 pseudowinglets, quindi piuttosto riconducibili a delle configurazioni di tipo  A, ora pure modificate con l’aggiunta delle 2 derivette non convergenti).

In questi tuttala, a differenza di tutti gli altri miei modelli di cartoncino che utilizzano alette piegate verso il basso, ho preferito fare le 2 derivette piegate in alto, sia per ragioni estetiche, che come negli aerei "veri" per il pericolo in atterraggio, tuttavia, ponendo entrambe le 2 derivette piegate sotto l’ala, oppure una su ed una giù in verticale, longitudinalmente non cambierebbe niente, mentre si otterrebbe il risultato di abbassare rispettivamente più o meno il centro di spinta laterale.

Notare che il volo può cambiare se si sposta soltanto una derivetta dalla posizione verticale, il volo cambierebbe a seconda delle posizioni, che possono accordarsi o discordare dalle posizioni dell’altra derivetta, determinando solitamente una virata più o meno accentuata.

Tipo GIANO G (apertura 285 mm, clip grigia, modello simile I1 modificato), versione digitata biforcuta con derive supportate verso l’esterno. E’ stato fatto un taglio lungo la cerniera e piegata la derivetta sopra l'estremità della semiala, il che equivale a sdoppiare ogni tip in un’aletta mobile e una derivetta posteriore fissa e non convergente, sulla semiala a corda di estremità allargata, partendo col bordo entrata della derivetta dal bordo uscita della pseudowinglet. E’ un po’ come riunire sulla stessa semiala la configurazione A e MAX (ma con derivette non convergenti ed anche a piacere rivolte in alto). Se le derivette non sono convergenti perlopiù è abbastanza indifferente piegarle sotto o sopra l’ala, semplicemente si abbassa o si alza il centro di spinta laterale, ma per questi modelli non ho notato grandi differenze. Le prestazioni di volo direzionato dritto sono accettabili in entrambi i casi. Comunque, le 2 derive piegate sotto possono fornire un ulteriore anedro, oppure piegate sopra un ulteriore diedro, tutti di modesta efficacia, data la piccola superficie delle derive. Idem se si aziona una sola deriva spostandola dalla verticale con aumento di portanza di una sola semiala, cosa che potrebbe essere utile per trimmare le eventuali virate. Il tuttala virerà dalla parte opposta della deriva spostata. Efficienza di planata del modello fotografato quasi 8 (buona), con velocità poco più lenta rispetto ai Giano classici.

 

In alternativa ecco un’altra versione di base con 2 derive (le clips grigia e rossa sono ugualmente lunghe 50 mm, ma l’apertura del Giano R è 270 mm):

Tipo GIANO R (clip rossa, modello ricordante il tipo J1), versione bicaudata con derive supportate verso l’interno dell’ala. Sono stati creati i supporti derive più lontano possibile dalla linea mediana dell'ala, con parti fisse delle semiali rientranti come un gancio a 180°, mentre ogni pseudowinglet continua sulla freccia iniziale della semiala: in conclusione ogni tip è ancora biforcuta, ma con deriva supportata verso l'interno.

Anche in questa versione si riuniscono idealmente le configurazioni A & MAX (ma con derive parallele); attenzione che se le derive non sono verticali danno una piccola portanza, quindi potrebbero essere usate per girare, inoltre, analogamente, ma meno che nella versione Giano G, secondo il quadrante di inclinazione le derivette influiscono trasversalmente: sopra l'ala inclinate esterne, o sotto l'ala interne, sono stabilizzanti a diedro positivo; sopra l'ala inclinate interne, o sotto l'ala esterne, sono ad anedro; per di più il peso di una sola deriva inclinata contrasta tuttavia l'azione del suo diedro positivo o facilita quella del suo anedro eventuale, in varie piccole differenze di bracci di leva, più efficaci per inclinazione verso l'esterno delle derivette, analogamente ma meno che nella versione Giano G, in quanto strutturalmente i bracci di leva di questa versione Giano R sono tutti minori. Efficienza di planata del modello fotografato oltre 7, velocità circa come il Giano G.

 

Per entrambe le derivette non convergenti e non verticali, ma inclinate entrambe in dentro od in fuori, con qualche piccola differenza secondo i tipi GIANO R oppure GIANO G (od anche con indifferenza, se le semiali non si flessotorcono), il modello potrebbe allora picchiare per maggior sup. portante dell’ala fissa, oppure si potrebbe virare per inclinazione asimmetrica delle derivette supposte sempre parallele, ma inclinate diversamente sulle 2 semiali. Nel caso che le semiali “fisse” subissero uno svergolamento negativo, a causa della resistenza delle alette esterne e della flessotorsione delle semiali, tale reflex nascosto farebbe invece rallentare e perlopiù cabrare il tuttala munito di derivette parallele simmetriche.

Gli scompensi longitudinali e direzionali possibili sono molteplici e le correzioni complesse, a seconda che le derivette parallele vengano tutte, o singolarmente, diversamente poste ognuna più o meno inclinata, sopra o sotto il piano dell’ala.

In entrambe le versioni proposte GIANO R & G, con 2 derivette parallele, aggiuntive alle 2 alette standard, esistono comunque maggiore difficoltà costruttiva e di gestione del pilotaggio prima dei lanci, rispetto alle più semplici versioni Giano classiche senza derivette specifiche, ma sempre con le 2 alette convergenti standard (in configurazione Giano MIX 20° oppure con gradazioni di inclinazioni intermedie), ogni aletta standard dei Giano classici potendo nella maggioranza dei casi essere usata alternativamente con funzione di pseudowinglet (in configurazione dei tipi A puri) ed insieme di derivetta convergente standard (in configurazione dei tipi MAX puri).

I tuttala di cartoncino hanno comportamenti talora proprio bizzarri, tuttavia mi hanno permesso di stilare il seguente riepilogo, purtroppo ancora limitatamente riferito principalmente alla corretta stabilità longitudinale, in genere rendibile quasi sempre ottima in tutti i miei tuttala, mentre così non è riferitamente soltanto per quella direzionale dei tipi A puri, pur superlativi longitudinalmente ed in efficienza. Invece i tipi Giano MIX 20° (e tipi correlabili in gamma di inclinazioni delle alette) ed anche i tipi MAX puri, cioè tutti quei tipi maggiormente dotati di qualche traccia di pseudoderive di proiezione laterale, quando solitamente aventi il centro di spinta laterale ben posizionato rispetto al CG, presentano anche una buona stabilità direzionale, oltre a quella longitudinale pure buona.

25. Riepilogo (principalmente sulla stabilità longitudinale)

inerente pregi e limiti dei “Giano” in generale, in particolare dei Giano classici in configurazione MIX 20°, classici intesi sempre costruiti senza le derive parallele delle 2 foto soprastanti.

Occorre tener conto della torsioflessibilità del cartoncino, che può influenzare tutti i 3 assi di stabilità, ma talora è soprattutto importante per la stabilità longitudinale.

 

Ora chiamerò genericamente “Giano” ogni modello simile ai Giano classici nelle caratteristiche di stabilizzazione, comprendendo quindi nella denominazione “Giano” anche gli Ecogiani ed i Batgiani, nonché i modelli MILAN, GIANO G e GIANO R, nonché i modelli Cobra. I modelli G&R hanno in più le 2 derive, ma sostanzialmente sono stabilizzati tutti a svergolamento anteriore per la stabilità longitudinale, con possibilità di intervenire sulle altre stabilità modificando il diedro trasversale delle semiali e/o la posizione di inclinazione delle 2 alette convergenti, nonché eventualmente intervenire con ritagli di refilamento del cartoncino.

I qui ora detti tutti semplicemente Giano sono quindi tutti i miei alianti tuttala di cartoncino a freccia positiva a svergolamento anteriore, solitamente in configurazione MIX 20° (Giano classici), che però talora possono volare anche modificati in configurazione MAX (con 2 derive convergenti quasi verticali) oppure in configurazione tipo A (con 2 pseudowinglets quasi orizzontali, ad incidenza negativa).

 

La forma in pianta alare può essere abbastanza modificata a piacere, al fine di ottenere una planata migliore longitudinalmente e direzionalmente, talora sacrificando l’efficienza.

Sacrificare l’efficienza potrebbe essere il caso dei BATGIANO a forte delta, ma non dei BATGIANO ad ala allungata; quindi è più efficiente un Giano classico oppure un tipo BATGIANO con ala allungata (non a delta)?

E’ difficile dare una risposta precisa a tale domanda, ma a mia impressione un Giano classico, con estremità a sciabola fatto bene, è più efficiente di ogni altro tentativo a lui simile, potendo entrare in competizione forse solo con i modelli Cobra classici a freccia positiva, aventi pianta di estremità a roncola.

In ogni caso scordatevi l’eventuale idea di fare lanci forti verso l’alto e fate esclusivamente lanci normali a bassa velocità, idealmente come la velocità di planata, in direzione poco suborizzontale.

 

Per curiosità si potrebbero costruire modelli con estremità a roncola unificata addirittura ad una freccia alare media totalmente inversa.

Per la freccia inversa sarebbe meglio passare alla stabilizzazione similconvenzionale posteriore (v. parte terza e v. parte quinta), volendo evitare di muovere le alette anteriormente ad incidenza positiva, cioè volendo evitare di volare in configurazioni similcanard, pur potendo anche attuare configurazioni a stabilità quasi rilassata, ma che ora vorrei evitare.

Infatti nel corso delle mie pagine Web 3° & 5° sulla Configurazione tuttala ho elaborato parecchi modelli ambigui, poi sono arrivato nella pagina 8° ai Giano classici, che ora mi paiono la configurazione migliore, con stabilizzazione ad alette anteriori ad incidenza negativa, in pratica una stabilizzazione tuttala quasi similconvenzionale, ma con i controlli applicati sul BE, una soluzione ottima per il cartoncino, ma ancora discutibile per aerei “veri”.

 

Senza arrivare alla freccia inversa, ho pensato di unificare la roncola di estremità in una pianta alare senza freccia, cioè di fare un modello simil BATGIANO “plank”, quindi da rientrare nella categoria dei miei tipi H, modello che per distinzione chiamo BATLUNA.

Il BATLUNA che propongo è come in foto subito sotto a sinistra, con clip lunga 30 mm, apertura alare 206 mm, corda alla radice + naso tot. 70 mm (però ala di buon allungamento).

Esso ha una planata discretamente diritta, efficienza circa 6 - 7. L’ho ricollegato al modello HA 1, apertura 298 mm, fotografato a fianco a destra (foto ripresa dalla parte quinta).

Di diverso nelle 2 forme in pianta notare la coda sporgente del BATLUNA, che potrebbe prestarsi a ricavare 2 derivette parallele, ritagliando la coda con 2 piccoli tagli ortogonali e successive pieghe verticali, ma non mi sembra che il caso qui lo richieda, perché la stabilità direzionale di questi H è già abbastanza buona senza tali derivette aggiuntive.

 

 

Se le semiali, da “plank” serie H, passassero alla freccia media sempre più negativa, diverrebbe ad un certo punto impossibile stabilizzare anteriormente con 2 pseudowinglets ad incidenza negativa, come avevo verificato passando dal modello K2 al K1 (vedere le foto seguenti, riprese dalla parte terza).

A sinistra modello K2, apertura alare 280 mm, efficienza circa 6; a destra modello K1, apertura alare 278 mm, planata stabile impossibile.

 

 

L’efficienza del BATLUNA è un poco superiore a quella del K2, essendo il K2 è al limite di rastremazione della serie H spostata verso la freccia media negativa, nel senso che amplificando ulteriormente la freccia negativa non si può più stabilizzare nello stesso modo ad alette ad incidenza negativa; infatti il modello K1 non risulta più accettabile, a meno che si trasformi in un tipo U (v. parte 3°), ponendo le alette ad incidenza positiva, ma per i tipi U nascono altri problemi, principalmente direzionali, qui non affrontati.

 

Abbandonando la freccia negativa, torniamo ai miei tuttala “Giano”, con la miglior freccia positiva con 2 pseudowinglets a sciabola, senza alcuna derivetta aggiuntiva.

Non avendo nemmeno “elevons” posteriori mobili, il reflex dei “Giano” deve essere sempre positivo per una corretta planata, quindi in tutti casi le 2 alette convergenti in avanti devono essere rivolte in basso, sotto l’ala, per avere incidenza sempre negativa. Infatti, se fossero rivolte in alto, essendo convergenti, diverrebbero portanti, o comunque troppo resistenti, e non ci sarebbe più l’equilibrio, né la stabilità del tuttala a freccia positiva, a meno che, con le alette inclinate rivolte in alto, il momento baricentrale delle resistenze divenga positivo (orario), con il CP delle alette sopra il CG, caso per i miei tuttala raro, e ad ogni modo qui escluso.

 

Sostanzialmente la stabilità longitudinale dei “Giano” è ottenuta, come negli aerei convenzionali, con un discreto margine statico (positivo quando il baricentro CG è anteriore al CP generale) + reflex di varia natura.

Riguardo al margine statico, nel corso del mio intendimento di concetti aeronautici, non ho sempre avuto gli stessi concetti. In un primo tempo ritenevo il margine statico determinante forse sempre anche senza reflex, ma poi mi sono reso conto che senza reflex nessun aliante tuttala può veleggiare, v. riquadro giallo nella stessa parte sesta inerente i tipi MAX, indi poi anche vedere la parte settima della mia Configurazione tuttala.  Qualche dubbio che nei tuttala veloci non veleggiatori, cioè a motore, il reflex possa essere un optional, forse mi resta ancora, se il loro volo fosse esclusivamente balistico, comunque non è assolutamente il caso del presente articolo.

Un minimo reflex unito ad un buon margine statico credo che siano indispensabili in ogni tuttala, particolarmente se di cartoncino.

Nel centro di pressione generale è situata, oltre alla resistenza generale, la portanza generale, somma della portanza propria delle semiali fisse e di ogni eventuale indispensabile deportanza delle tips (alette di estremità + eventuali deportanze derivanti da svergolamenti negativi, anche nascosti alla vista, es. svergolamenti originati per flessotorsioni delle estremità delle medesime semiali fisse).

Il fenomeno reflex nascosto di solito non è presente negli aerei rigidi, mentre può divenire determinante nelle ali di cartoncino piano flessotorsionabili elasticamente, soprattutto a guida di resistenza delle alette (v. avanti).

Per contrastare il momento della portanza effettiva e dei momenti delle deportanze ed eventuali resistenze disassate rispetto al baricentro, onde ottenere nel volo planato stabile un equilibrio dei momenti, con momento risultante zero, è come se avessimo trasferito nel CP generale (o globale) la somma delle forze aerodinamiche verticali positive (che con il peso farebbero picchiare il tuttala generando un momento negativo = antiorario) e avessimo trasferito nel CG un momento baricentrale positivo = orario, questo dovuto all’azione di tutti gli svergolamenti negativi, o reflex positivi, dovuti alle deportanze delle alette di estremità ad incidenze negative, a condizione che le alette abbiano il loro CP esclusivamente posto, rispetto al CP della sola ala immaginata priva di alette, posto in posizione tale da determinare un CP globale (complessivo di tutte le forze aerodinamiche del tuttala) posteriore al CG del tuttala.

Affinché il tuttala possa planare, la forza aerodinamica generale deve uguagliare il peso, mentre una frazione componente del peso viene usata per vincere le resistenze aerodinamiche giacenti tangenziali alla traiettoria di planata, traiettoria che dovrebbe essere idealmente una retta inclinata in basso, con risultante delle forze e momenti zero, durante una planata retta costante, con resistenze azzerate dalla frazione tangenziale del peso contraria alle resistenze.

 

Nota marginale 1. Per la definizione dei momenti sopra indicati ho scelto i sensi di rotazione orario/antiorario visti in un piano verticale longitudinale.

Equilibrio non significa stabilità. Per la stabilità, in caso di qualunque disequilibrio, deve intervenire qualcosa che ripristini l’equilibrio. Ho già trattato quest’argomento nella parte quinta; ora osservo che, in caso di disequilibrio longitudinale, il momento stabilizzante delle alette dei simil “Giano” deve variare in senso contrario al momento destabilizzato della parte centrale portante dell’ala: ciò si ottiene tanto più efficacemente quanto più il margine statico è maggiore di zero ed il reflex è positivo, ma entro un limitato campo di azione dell’impianto delle alette e del margine statico massimo. Con un reflex positivo eccessivo il modello assumerebbe un assetto cabrato e scenderebbe perlopiù a paracadute (come avveniva quando si azionava l’antitermica dei veleggiatori vintage…)…

Con troppo margine statico il modello invece picchierebbe immediatamente…

 

Nota marginale 2. Io intendo per portanza la componente della forza aerodinamica diretta perpendicolarmente alla tangente della traiettoria, cioè perpendicolare al vento relativo, componente controbilanciata dalla frazione componente della forza peso che non genera trazione, ma talora qualcuno chiama portanza tutta la forza aerodinamica intesa controbilanciante tutto il peso in verticale, come se la resistenza al vento relativo fosse zero. La seconda definizione di portanza è un errore teorico, tuttavia il momento baricentrale negativo della portanza della parte centrale della semiala, da stabilizzare con il momento positivo della deportanza delle alette ed eventuali momenti positivi di eventuali reflex nascosti, è di valore sempre lo stesso per la geometria, quando la traiettoria è inalterata, comunque s’intenda la portanza. Dunque, qualora non interessino i valori assoluti delle forze e dei momenti, ma solo interessi una logica di equilibrio stabile, in pratica pensate la direzione delle portanze e deportanze quasi verticali come vi pare, anche proprio verticali, quando sono applicate bilanciate nei loro CP, in modo da ottenere sempre la bilanciatura di tutti i momenti, contemporaneamente sottintendendo le resistenze esistenti, ma azzerate dal motore peso, o meglio da una sua componente tangenziale in asse alla resistenza globale, però attenzione, così trascurando ulteriori momenti generabili da altre resistenze aerodinamiche eventualmente disassate fuori dal baricentro.

In caso di traiettoria squilibrata invece i momenti baricentrali istantanei possono cambiare a seconda delle tipologie di stabilizzazione.

 

Riepilogando, posteriormente al CP delle semiali portanti, per una planata rettilinea stabilizzata longitudinalmente, deve esistere un impianto aerodinamico sempre a momento positivo, impianto in modo da realizzare il cosidetto reflex o diedro longitudinale equilibrante positivo. Se l’assetto cambia, a pari reflex, la stabilità può essere ottenuta in modi diversi, come già anticipato a proposito delle supremazie o della parte interna della semiala, prevalente sull’effetto dell’aletta, oppure supremazia principalmente dell’aletta sulla parte interna della semiala, s’intenda la supremazia manifesta durante la fase di stabilizzazione in modo automatico.

 

Una volta ripreso l’equilibrio, si può giocare con le alette o l’incidenza alare per virare a piacere, od anche per correggere una virata, in base alla stessa supremazia, ora utilizzata per tenere fisso l’equilibrio, oppure scompensarlo a piacere tramite il pre pilotaggio prima del lancio.

Avevo in prima istanza proposto solo i punti Aa, Ab, Ba, Bb, cioè senza muovere le alette rispetto alle semiali centrali (tuttavia in tal caso indirettamente si muovono sempre anche le alette collegate), ma ovviamente si possono muovere anche direttamente le alette, o singolarmente senza toccare le parti centrali dell’ala, od in aggiunta alla modifica delle incidenze delle semiali centrali, in svariati casi di pre pilotaggio, inteso come predisposizione manuale prima del lancio.

 

26. Tipologie di guida.

La scelta della tipologia di guida può sfruttare la tipologia di supremazia delle superfici accennata nel sottocapitolo 15.          

Poniamo che la posizione delle alette rispetto alle parti centrali delle semiali fisse, prima del lancio, sia:

·        prefissata inalterata e volessimo guidare il tuttala intervenendo sull’angolo di incidenza della parte centrale, o interna, di una semiala (ma anche di conseguenza indirettamente sulla deportanza e resistenza della sua aletta esterna); saremmo nei punti Aa & Ba; in tali casi direi guida a variazione principale di deportanza tips. Cambia sostanzialmente la forza aerodinamica sulla parte centrale della semiala modificata, che ha la supremazia sulla modifica della sua aletta, tuttavia il tuttala virerà (e/o fluttuerà longitudinalmente) secondo la somma dei momenti delle forze della semiala centrale e della sua aletta, questa variante soprattutto in deportanza, e poco in resistenza, in ogni fase del volo, in quanto le flessotorsioni in volo inciderebbero poco sulla bassa resistenza dell’ala.

·        oppure invece poniamo che le semiali siano proprio centralmente sempre “fisse” e volessimo guidare il tuttala intervenendo direttamente soltanto sull’inclinazione, e quindi sull’incidenza determinante la deportanza e la resistenza di una sola aletta, o di entrambe le sole alette; in tal caso direi guida a variazione principale di resistenza alette, contemporaneamente ad una scarsa variazione della loro deportanza. In questo caso le flessotorsioni in volo potrebbero aumentare parecchio le resistenze dei simil Giano, magari generando un forte reflex nascosto (quindi avevo scritto che ci sarebbe supremazia delle alette: potremmo essere nei punti Ab & Bb, qualora il reflex nascosto risultante fosse dovuto a modifiche d’incidenza delle semiali, ma ora quasi lo stesso risultato si ottiene modificando soltanto le inclinazioni delle alette, quindi sono casi sostanzialmente analoghi, ma formalmente diversi, per diverse modalità di guida)

 

Ecco che ora ho scritto tuttala a guida di deportanza delle tips, intese come alette pseudowinglets (caso prevalentemente dei tuttala miei tipi in configurazione A), oppure in alternativa a guida di resistenza delle alette poste quasi verticali convergenti (caso dei tipi MAX), oppure anche si potrebbe per i Giano scrivere tuttala a guida intermedia (caso dei tipi MIX, che è la configurazione tipica dei Giano, anch’essa, volendo, modificabile).

Per effettuare modifiche senza danni occorre operare entro certi limiti tollerabili di escursione del CG (margine statico positivo), modificando gradualmente, ad es. iniziare con l’inclinazione delle sole alette, poi eventualmente toccare anche la semiala (o se preferite fate pure il contrario, ma sempre gradualmente), e comunque modificando quindi il reflex, ed eventualmente la clip, per piccoli gradi, senza eccedere in picchiate o cabrate violente.

Dunque, oltre che modificando l’inclinazione delle semiali e/o delle alette, la tipologia di guida migliore deve essere pertanto correlata sempre anche alla scelta della clip più adatta al centraggio che si vuol ottenere prima del lancio, con un margine statico che deve essere sempre positivo, ma minimizzato per una guida alla massima efficienza; io preferisco con la minima velocità, con la clip più leggera possibile. Anche il reflex, non ostante che elevato abbassi la velocità, deve essere minimizzato per guadagnare in efficienza.

 

Nella completa ed ideale guida a deportanza, l’aerodinamica delle alette è sufficiente a realizzare il reflex, cioè l’estremità delle semiali fisse potrebbe idealmente anche non avere un minimo svergolamento di progetto ed il reflex potrebbe essere quello proprio dovuto principalmente alla incidenza negativa e quindi forte deportanza delle alette a relativamente bassa incidenza (massima deportanza prima dello stallo delle alette), più (forse) un minimo reflex nascosto, prodotto dalla flessotorsione a seguito della minima resistenza delle alette in volo. La stessa resistenza delle alette poste sotto l’ala potrebbe produrre un momento baricentrale negativo, ma fortunatamente il diedro trasversale innalzerebbe le alette, in modo solitamente da portare il loro CP poco più alto del baricentro, e quindi con un momento baricentrale positivo (orario) equilibrante. Nel senso delle altezze credo che il braccio di leva della resistenza delle alette sia piccolo, dunque prevalga la loro deportanza con il braccio di leva longitudinale, deportanza generante un notevole momento positivo, per di più da sommare al piccolo effetto reflex nascosto (forse) prodotto dalla flessotorsione a resistenza del cartoncino. Ai fini dell’efficienza credo ora ci siano meno resistenze del caso seguente. Il caso presente può essere ritenuto, solo come risultati, molto analogo al poco diverso punto Aa, ma ora i risultati vengono ottenuti riducendo l’inclinazione delle alette, piuttosto che modificando l’incidenza della parte fissa centrale delle semiali. Pure analogamente, ma in senso contrario, aumentando l’inclinazione delle alette, prima del loro stallo, mi ricollegherei al peggior caso Ba, meno favorevole perché ottenibile con maggior deportanza e resistenza, entro i limiti di stallo dell’aletta, oltre il quale si passerebbe alla guida di solo resistenza.

 

Nella completa e scarsamente efficiente guida a resistenza si potrebbe realizzare una funzionalità massima del reflex nascosto, imputabile principalmente alla resistenza delle alette, in ricollegamento di risultati al diverso punto Ab, ed ancor meno favorevole (e diverso) punto Bb, forse il peggiore punto di tutti. Nell’ipotesi che le alette siano prefissate inclinatissime in basso, sotto l’ala, c’è un prevalere della resistenza delle alette sulla loro deportanza, che potrebbe anche annullarsi arrivando a prefissare le alette verticali (sempre rivolte in basso). La stessa notevole resistenza delle alette poste sotto l’ala potrebbe produrre un momento baricentrale negativo, ma fortunatamente il diedro trasversale dovuto alle flessioni delle semiali innalzerebbe le alette, (forse) in modo solitamente da portare il loro CP poco più alto del baricentro, e quindi con un momento baricentrale positivo (orario) equilibrante. Nel senso delle altezze credo però che il braccio di leva della resistenza delle alette rimanga piccolo, quindi, pur essendo questo momento baricentrico risultante più grande del caso precedente, tale momento credo che, magari anche con il CP delle resistenze sotto il CG, tale momento non risulti determinante per l’equilibrio, essendo in concomitanza alla nascita di un più importante reflex nascosto positivo utile per la stabilità, reflex dovuto alla torsione procurata dalla resistenza dell’aletta agente sulla semiala ad incidenza molto negativa, resistenza quasi inutile per l’equilibrio longitudinale, ma utile per l’equilibrio in deportanza generata dalla parte di semiala “fissa” interessata dal reflex nascosto.              

Infatti, magari con deportanza delle alette nulla, nascerebbe in concomitanza un altro forte momento più equilibrante (positivo = orario) dovuto al forte reflex nascosto del cartoncino fortemente flesso e torto ad incidenza negativa deportante alle tips. Ciò sarebbe utile anche per la stabilità, ad es. in caso di picchiata nascerebbe una più forte deportanza in corrispondenza dell’estremità delle semiali “fisse”, con svergolamento crescente verso la zona esterna delle semiali, prima delle alette, svergolamento semiali a massimo reflex positivo nascosto prima di ogni tip, sulla piega dell’aletta terminale, aletta che comunque pure si svergolerebbe maggiormente negativamente, con maggior resistenza, ma credo sua deportanza nulla per l’incidenza raggiunta dall’aletta.

In fase di stabilizzazione prevarrebbe dunque la deportanza delle parti di semiali “fisse” svergolate nascostamente a reflex positivo (variabile sempre con incidenza negativa), avendo un braccio di leva longitudinale elevato per via della freccia alare, con più forte deportanza in presenza di più forte torsione, quindi generante un necessario momento positivo variabile e stabilizzante di entità più elevata, o meno elevata, al variare delle condizioni di instabilità, mentre un reflex nascosto rimarrà di media entità costante durante una planata uniforme a flessioni stabilizzate.

Però, per le maggiori contemporanee resistenze aerodinamiche, questo caso mi appare peggiore del precedente, ai fini dell’efficienza di planata.

 

Tutti i casi suddetti possono presentarsi in Giano, a seconda di come è stata ritagliata la forma in pianta dell’ala, conformate e piegate le alette a varie convergenze, contrappesato il tuttala con la clip, determinato in ordine di lancio nella configurazione MIX 20° od altre configurazioni, tuttala eventualmente corretto, dopo un’indesiderata virata, per ottenere una planata uniformemente sempre diritta, a guida intermedia.

 

27. Traiettorie e velocità di planata. Segue direttamente il sotto capitolo 7.

Le modalità di lancio e le tipologie di guida prefissate per il volo possono infine determinare le traiettorie e le velocità di planata, che possono variare in pendenza e la velocità variare anche lungo la traiettoria, anche se apparentemente questa può sembrare talora quasi diritta a pendenza costante ed a velocità costante, mentre non lo è mai.

Per il miglior centraggio, senza arrivare a fare prove di affondata da fermo, che sarebbero migliori, ma richiederebbero un punto di sgancio del tuttala considerevole per una caduta libera verticale, si possono fare prove di lancio suborizzontale oculato, modificando le guide di pre lancio, per individuare la tipologia di supremazia migliore in assoluto per il modello in collaudo, cosa comunque non facile. L’individuazione della supremazia migliore potrebbe essere alterata proprio da un tipo di guida scorretto, magari con una clip scorretta, utilizzando un’inclinazione alette scorretta per il tipo di configurazione progettato, soprattutto qualora si stia usando una forma alare particolare (es. si stia usando un tipo A puro come se fosse un MAX puro, oppure viceversa), sebbene per i modelli Giano classici si possa giocare abbastanza bene in diverse configurazioni collaterali alla MIX 20°, senza notare sempre particolari differenze significative.

 

Dopo un corretto lancio suborizzontale a modesta velocità iniziale di un Giano ben fatto e ben centrato, in volo planato, guardando con estrema attenzione:

·        con guida di deportanza si può assistere, quando non proprio a traiettoria diritta, ad una modestissima picchiata continua al di sotto dell’ideale traiettoria quasi diritta, con leggero aumento di velocità e pendenza leggerissimamente concava rispetto al terreno, fino alla fine della planata, comunque in genere ad alta efficienza aerodinamica. A fine planata il tuttala solitamente però ha un atterraggio brusco. La traiettoria diritta ideale risulta quasi sempre verificabile dopo un buon centraggio, risultando ben tesa, poco pendente, ad una velocità (forse, secondo i modelli) leggerissimamente superiore al caso seguente. Per rallentare il modello, si può alleggerire un poco la clip, entro i di solito ampi limiti di escursione tollerabile del CG, senza i particolari problemi del caso seguente.

·        con guida di resistenza si può assistere, sempre intorno ad una traiettoria nel complesso quasi diritta, ad una rapida e pendente, ma corta picchiata iniziale, indi ad una seduta generalmente lunghissima (cioè con lunghissima traiettoria leggerissimamente convessa rispetto al terreno), su una pendenza mediamente minore dell’iniziale, quindi su una pendenza in generale buona, a minore velocità quasi costante in leggerissima decrescenza per il lungo tratto della seduta, con diminuzione di velocità tale da arrivare alla fine ad uno stallo quasi da fermo, con conseguente precipitazione in assetto ambiguo, di solito non rovinoso vicino al suolo, in quanto solitamente subentra prima una specie di effetto suolo, prima dell’atterraggio, effetto unito però talvolta ad eventuali virate anomale.

Di solito l’efficienza può essere parimenti quasi buona come il caso precedente e, in verità, la planata può essere forse più piacevole per un effetto di maestosità, anche se probabilmente l’efficienza è in realtà minore, per il suddetto effetto fugoide di lungo periodo, che in un volo in quota farebbe dire che il modello potrebbe essere cabrato o “galleggione”, cioè eccessivamente lento. La distanza raggiungibile in planata seduta può essere anche maggiore della distanza massima del caso precedente. Allora aumentando anche pochissimo la clip, il modello passa però subito da seduto a picchiato, talora più del precedente. Diminuendo poco la clip il tuttala guidato a resistenza può divenire indifferente, ma spesso diviene cabrato instabile.

·        Con guida MIX è impossibile valutare ad occhio tutte le sfumature delle pendenze e velocità di una traiettoria di planata quasi diritta, ed invero anche di una planata in leggera virata, difficilmente correggibile al primo intervento di raddrizzamento.

 

Pazienza, insistete con costanza e buon divertimento.

Flavio Mattavelli

 

Relaise 31 ottobre 2019 – ampliamento gennaio 2020.

 

Home page generale ed indice generale del mio sito personale: www.pseudospecie.it

Questo sito si compone attualmente di un totale di 40 pagine Web, raggruppate in 4 Sezioni.

Potete rintracciare le singole pagine collegando le Home pages delle singole Sezioni, corrispondenti agli argomenti di vostro interesse.

 

Home page ed indice della Sezione aeromodellismo (15 pagine).

 

1.    Differenze tra picchiata, cabrata e “seduta” in volo libero.

2.    Volo libero con Divagazioni, per un "canard" di cartoncino tipo Paper.1.

3.    Evoluzione dei canard di cartoncino. Modelli Paper.2.

4.    Canard di carta. Studio di modelli origami tipi Cc 1, 2, 3, 4.

5.    Tuttala di cartoncino tipi T...o carta (tipi L... & S...) etc. a freccia positiva, di allungamenti fino 9 (Configurazione tuttala, parte prima).

6.      Tipi T...etc. con allungamenti oltre 9 ; tuttala di "foam" o EPE e per "walkalong gliders" in EPS (Configurazione tuttala, parte seconda).

7.      Tuttala a freccia inversa e da sogno (volanti avanti ed indietro. Configurazione tuttala, parte terza).

8.    Ali ad anello chiuso o aperto, "prandtlplanes" di cartoncino, etc. (Configurazione tuttala, parte quarta).

9.    Miscellanea generalità centraggio, tipi H, I, J (Configurazione tuttala, parte quinta).

10.  Modelli tipo MAX di cartoncino, con 2 derivette convergenti sotto l'ala (Configurazione tuttala, parte sesta).

11.  Ipotetici aeromodelli tuttala RC a svergolamento anteriore regolabile (modelli A-RC & MIX-RC. Configurazione tuttala, parte settima).

12.  Giano, un foglio di cartoncino che vola mirabilmente (Configurazione tuttala, parte ottava).

13.  Ecogiano e Perfezionismi trasversali, laterali e longitudinali (Configurazione tuttala, parte nona).

14.  Ornitoplanate, studio inerente le planate degli uccelli in volo veleggiato.

 

 

Home page ed indice della Sezione conchiglie (16 pagine).

 

1.       Specie/klepton

2.       Atlante fotografico delle "specie" attuali del Marginella glabella Complex e dei loro ibridi morfologici, aggiornamento agosto 2017.

3.       Articolo di archivio "La variabilità fatta specie" comprendente:

·         prima parte, per la distinzione tra M. glabella e M. irrorata.

·         seconda parte, per il riconoscimento degli ibridi morfologici M. glabella X M. irrorata.

·         allegato, inerente le forme M. glabella antinea & M. glabella problematica, Mattavelli 2005 (oggi invece kl.?).

4.       Altri klepton nel Marginella glabella Complex? con le frequenze percentuali ed una                   tabella fotografica riassuntiva di (quasi) tutto il Complex.

5.       Marginella pseudodesjardini Le Béon, 2012 nuova specie.

6.       Universo lumperia, un'anticipazione dell'incerto futuro, a partire dal 2013.

7.     Note su M. irrorata Menke, 1828, varietà pseudoirrorata Mattavelli, febbraio e luglio 2017.

8.       Integrazione della pagina Links, mista inglese/italiano, con la definizione della nuova "specie" Marginella (kl.?) pseudoglabella Mattavelli, aprile 2017. Tale nuova "specie" è stata citata anche nel n° 96 di giugno 2017 della rivista Malacologia Mostra Mondiale - Cupra Marittima, tuttavia ufficialmente pubblicata nel n° 99 dell’aprile 2018, pag. 29/30.

9.       Nuovo sguardo ai mondi di M. glabella & pseudoglabella, luglio 2017.

10.    Descrizione comparativa di Marginella (Kl.?) pseudoglabella Mattavelli, 2018 nuova “sp.”, articolo definitivo di maggio 2018.

11.  Definizione di Marginella (Kl.?) visayae Mattavelli, 2018 nuova “sp.”, articolo introduttivo; insieme con M. lellae & M. pseudoirrorata ipotizzabili come “specie”, tuttavia ritenute “varietà” rispettive delle specie M. (kl.?) pseudoglabella & M. irrorata.

Articoli solo in inglese:

·         Atlas, ex Quick reference guide, inerente Marginella glabella & M. irrorata Complex, aggiornamento agosto 2017.

·         Statements on the Complex with Marginella pseudosebastiani Mattavelli 2001, in particular respect to M. sebastiani, archivio 2006.

 

Home page della Sezione La mia Gorgonzola dopo il 1990 (2 pagine).

Lunga monografia cittadina: www.pseudospecie.it/bis.htm , integrata da un corto allegato di chiacchere di un conchigliologo.

 

Home page ed indice della Sezione macchine (7 pagine).

Le macchine per le quali una volta lavoravo: www.pseudospecie.it/CavMat.htm