Superfici di controllo del volo

Le principali superfici di controllo di un aereo ad ala fissa sono attaccate alla cellula su cerniere o binari in modo che possano muoversi e quindi deviare il flusso d’aria che passa sopra di loro. Questo riorientamento del flusso d’aria genera una forza sbilanciata per far ruotare l’aereo intorno all’asse associato.

Superfici di controllo del volo del Boeing 727

AlettoniEdit

Articolo principale: Alettone
Superficie degli alettoni

Gli alettoni sono montati sul bordo di uscita di ogni ala vicino alle estremità alari e si muovono in direzioni opposte. Quando il pilota muove lo stick a sinistra, o gira la ruota in senso antiorario, l’alettone sinistro si alza e l’alettone destro si abbassa. Un alettone alzato riduce la portanza su quell’ala e uno abbassato la aumenta, quindi muovendo lo stick a sinistra l’ala sinistra si abbassa e l’ala destra si alza. Questo fa sì che l’aereo rotoli a sinistra e cominci a girare a sinistra. Centrando lo stick, gli alettoni tornano al centro mantenendo l’angolo di bank. L’aereo continuerà a girare fino a quando il movimento opposto degli alettoni riporta l’angolo di bank a zero per volare dritto.

ElevatorEdit

Articolo principale: Elevator (aircraft)

L’elevatore è una parte mobile dello stabilizzatore orizzontale, incernierata alla parte posteriore della parte fissa della coda orizzontale. Gli elevatori si muovono su e giù insieme. Quando il pilota tira lo stick all’indietro, gli elevatori salgono. Spingendo lo stick in avanti, gli elevatori scendono. Gli elevatori alzati spingono verso il basso la coda e causano il beccheggio del muso verso l’alto. Questo fa volare le ali con un angolo di attacco più alto, che genera più portanza e più resistenza. Centrando lo stick, gli elevatori tornano in posizione neutra e fermano il cambiamento di beccheggio. Alcuni aerei, come l’MD-80, usano una linguetta servo all’interno della superficie dell’elevatore per spostare aerodinamicamente la superficie principale in posizione. La direzione di marcia della linguetta di controllo sarà quindi in una direzione opposta alla superficie di controllo principale. È per questa ragione che la coda di un MD-80 sembra avere un sistema di ascensori “sdoppiato”.

Nella disposizione canard, gli ascensori sono incernierati alla parte posteriore di un piano anteriore e si muovono in senso opposto, per esempio quando il pilota tira indietro lo stick gli ascensori scendono per aumentare la portanza nella parte anteriore e sollevare il muso.

TimoneEdit

Articolo principale: Timone § Timoni aerei

Il timone è tipicamente montato sul bordo di uscita dello stabilizzatore verticale, parte dell’impennaggio. Quando il pilota spinge il pedale sinistro, il timone devia a sinistra. Premendo il pedale destro, il timone deflette a destra. Deformando il timone a destra si spinge la coda a sinistra e si provoca l’imbardata del muso a destra. Centrare i pedali del timone riporta il timone in posizione neutra e ferma l’imbardata.

Effetti secondari dei controlliModifica

AlettoniModifica

Articolo principale: Imbardata avversa

Gli alettoni controllano principalmente il rollio. Ogni volta che si aumenta la portanza, aumenta anche la resistenza indotta. Quando lo stick viene spostato a sinistra per far rollare l’aereo a sinistra, l’alettone destro viene abbassato, il che aumenta la portanza sull’ala destra e quindi aumenta la resistenza indotta sull’ala destra. L’uso degli alettoni provoca un’imbardata sfavorevole, cioè il muso dell’aereo sbanda in una direzione opposta a quella dell’applicazione degli alettoni. Quando si sposta lo stick a sinistra per inclinare le ali, l’imbardata avversa sposta il muso dell’aereo a destra. L’imbardata avversa è più pronunciata per gli aerei leggeri con ali lunghe, come gli alianti. Viene contrastata dal pilota con il timone. Gli alettoni differenziali sono alettoni che sono stati attrezzati in modo tale che l’alettone che scende deflette meno di quello che sale, riducendo l’imbardata avversa.

RudderEdit

Il timone è una superficie di controllo fondamentale che è tipicamente controllata dai pedali piuttosto che dallo stick. È il mezzo principale per controllare l’imbardata, la rotazione di un aereo intorno al suo asse verticale. Il timone può anche essere chiamato a contrastare l’imbardata avversa prodotta dalle superfici di controllo del rollio.

Se il timone viene applicato continuamente in volo livellato l’aereo imbarderà inizialmente nella direzione del timone applicato – l’effetto primario del timone. Dopo alcuni secondi l’aereo tenderà a inclinarsi nella direzione dell’imbardata. Ciò deriva inizialmente dall’aumento della velocità dell’ala opposta alla direzione dell’imbardata e dalla velocità ridotta dell’altra ala. L’ala più veloce genera più portanza e quindi sale, mentre l’altra ala tende a scendere perché genera meno portanza. L’applicazione continua del timone sostiene la tendenza al rollio perché l’aereo vola con un angolo rispetto al flusso d’aria – sbandando verso l’ala anteriore. Quando si applica il timone destro in un aereo con diedro, l’ala sinistra avrà un angolo di attacco maggiore e l’ala destra avrà un angolo di attacco minore, il che provocherà un rollio verso destra. Questo effetto del timone è comunemente usato negli aeromodelli dove, se nella progettazione dell’ala è incluso un sufficiente diedro o poliedro, il controllo primario del rollio come gli alettoni può essere omesso del tutto.

Girando l’aereoModifica

Articolo principale: Virata in virata

A differenza di una barca, cambiare la direzione di un aereo normalmente deve essere fatto con gli alettoni piuttosto che con il timone. Il timone fa girare (yaws) l’aereo ma ha poco effetto sulla sua direzione di marcia. Con gli aerei, il cambiamento di direzione è causato dalla componente orizzontale della portanza, che agisce sulle ali. Il pilota inclina la forza di portanza, che è perpendicolare alle ali, nella direzione della virata prevista facendo ruotare l’aereo nella virata. Aumentando l’angolo di bank, la forza di sollevamento può essere divisa in due componenti: una che agisce verticalmente e una che agisce orizzontalmente.

Se la portanza totale viene mantenuta costante, la componente verticale della portanza diminuirà. Dato che il peso dell’aereo è invariato, questo porterebbe l’aereo a scendere se non contrastato. Per mantenere il volo livellato è necessario aumentare l’elevatore positivo (verso l’alto) per aumentare l’angolo di attacco, aumentare la portanza totale generata e mantenere la componente verticale della portanza uguale al peso dell’aereo. Questo non può continuare all’infinito. Il fattore di carico totale richiesto per mantenere il volo livellato è direttamente correlato all’angolo di bank. Questo significa che per una data velocità, il volo livellato può essere mantenuto solo fino ad un certo angolo di inclinazione. Oltre questo angolo di bank, l’aereo subirà uno stallo accelerato se il pilota tenterà di generare abbastanza portanza per mantenere il volo livellato.

Superfici di controllo principali alternativeModifica

Alcune configurazioni di aerei hanno controlli primari non standard. Per esempio, invece degli elevatori sul retro degli stabilizzatori, l’intero piano di coda può cambiare angolo. Alcuni aerei hanno una coda a forma di V, e le parti mobili sul retro di queste combinano le funzioni di elevatori e timone. Gli aerei ad ala a delta possono avere degli “elevoni” nella parte posteriore dell’ala, che combinano le funzioni degli elevatori e degli alettoni.