Stabilità e manovrabilità

La fondamentale differenza fra un aeromodello in volo libero ed un aeroplano consiste nel fatto che il primo non porta a bordo né un pilota né un dispositivo di comando automatico, e deve essere quindi autostabile, cioè in grado di rimettersi da solo da variazioni di assetto provocate da raffiche dì vento o da altre cause esterne. Al contrario l'aeroplano deve essere maneggevole, cioè pronto a rispondere alla mano del pilota.

Un primo grado di stabilità si ottiene disponendo l'ala in posizione elevata, sul dorso della fusoliera, o addirittura sopraelevata per mezzo di una « pinna ». In questo modo il modello, che si può considerare praticamente « appeso » per il centro di pressione dell'ala, cioè per il punto di applicazione della portanza, viene ad avere il suo centro di gravita, o « baricentro », molto al di sotto, e si comporta quindi come un pendolo. Cioè se, ad esempio, il modello si inclina lateralmente, si produce una coppia di forze che tende a ristabilire l'equilibrio (vedi fig. 6).

Questa stabilità « statica » non sarebbe però sufficiente a mantenere l'equilibrio del modello, se non vi si aggiungesse una stabilità « dinamica », ottenuta a mezzo di reazioni aerodinamiche stabilizzanti provocate da appositi organi o accorgimenti. Essenziali per questa funzione sono i piani di coda.

Il piano orizzontale garantisce la « stabilità longitudinale ». È facile rendersi conto di quanto sia instabile un’ala isolata; provate a lanciare dolcemente quella di un modello: vedrete che essa assume uno stretto movimento rotatorio intorno al suo asse trasversale. Ciò avviene in quanto, a causa di complessi fenomeni aerodinamici che non staremo ad illustrarvi, la posizione del centro di pressione varia con il variare dell'incidenza, ed in modo tale da accentuare ogni variazione, anziché correggerla. Per ottenere una traiettoria uniforme occorre quindi che all'ala sia rigidamente collegata, a mezzo della fusoliera, una superficie stabilizzatrice, chiamata « piano di coda orizzontale ». Il suo funzionamento è illustrato dalla fig. 7: se il modello assume un assetto irregolare, il flusso d'aria che colpisce il piano di coda provoca una forza stabilizzatrice sulla coda del modello. Questa spiegazione è un po’ semplicistica, ma il proposito di mantenere questa trattazione in termini il più possibile elementari ci impedisce di illustrare più rigorosamente il fenomeno.

La stabilità longitudinale è tanto maggiore quanto più grande è la superficie del piano di coda rispetto a quella dell'ala e quanto maggiore è la distanza fra ala e piano di coda rispetto alla corda media dell'ala. Perché un modello, specie da volo libero, possa volare correttamente, occorre che il piano di coda abbia un'incidenza minore di quella dell'ala rispetto alla direzione del moto.

In maniera analoga agisce la « deriva » o « piano di coda verticale », il quale corregge le variazioni di assetto sul piano orizzontale, assicurando così la « stabilità di rotta, o direzionale ».

Da notare che è improprio indicare gli organi stabilizzanti ora illustrati con le rispettive denominazioni di « timone di profondità » e « timone di direzione », che corrispondono invece alle sole superfici mobili, collegate ai piani fissi, che negli aerei veri servono al pilota per guidare l'apparecchio, e che nei modelli a volo libero mancano completamente. Tali superfici mobili trovano invece applicazione nei modelli radiocomandati.

Infine per assicurare la « stabilità trasversale », l'ala di un modello volante viene sagomata frontalmente in modo che le due semiali formino fra loro un certo angolo, chiamato « diedro ». La figura 8 ne illustra le varianti più usate.

Il funzionamento del diedro, sempre in maniera un po' semplicistica, è il seguente: quando il modello si inclina lateralmente, scivolando d'ala, la semiala più bassa si presenta rispetto all'aria con una maggiore incidenza e quindi sviluppa una portanza più elevata dell'altra semiala. La differenza di portanza fra le due semiali determina una forza raddrizzatrice (fig. 9), che è tanto maggiore quanto più forte è l'entità del diedro

Nei modelli comandati, sia in volo circolare che radiocomandati, l'autostabilità è meno importante, in quanto l'assetto del modello può essere controllato dal pilota. Per le categorie acrobatiche assume invece molta importanza la « manovrabilità », che dipende, oltre che dalle caratteristiche dei modelli, dai movimenti delle superfici di comando.

Il « timone di profondità o elevatore », cioè la parte mobile del piano di coda orizzontale, alzandosi fa cabrare il modello e abbassandosi lo fa picchiare. Il «timone di direzione» (parte mobile della deriva) fa girare il modello dalla stessa parte in cui sì sposta. Gli « alettoni » (parti mobili sul retro dell'ala) regolano l'inclinazione trasversale del modello, influendo sulla virata, e possono anche farlo ruotare su se stesso. Per ruotare verso destra si deve alzare l'alettone destro ed abbassare quello sinistro, in modo da ridurre la portanza della semiala destra ed aumentare quella della semiala sinistra. Il contrario per ruotare verso sinistra

Vari elementi di un modello volante

L'ala è indubbiamente l'elemento più importante di un modello volante, essendo quello che ne determina il sostentamento. Dal puntodi vista del progetto le sue caratteristiche più importanti sono (fig. 11):

a) l'apertura, cioè la distanza in linea retta fra le due estremità;

b) la corda media, cioè la larghezza media dell'ala vista in pianta, dipendente dalla sua figura geometrica;

e) la superficie, che viene calcolata in base alla proiezione su un piano orizzontale, e corrisponde quindi al prodotto dell'apertura per la corda media;

d) l'allungamento, cioè il rapporto fra apertura e corda media, che influisce sensibilmente sulle caratteristiche aerodinamiche dell'ala, in maniera che non staremo ad illustrare in questa sede, in quanto richiederebbe l'introduzione di nozioni teoriche più elevate; ci limiteremo a dire che un aumento dell'allungamento tende ad aumentare l'efficienza dell'ala, specie sui modelli più grandi, ma ne diminuisce ovviamente la robustezza strutturale;

e) il diedro, cioè l'angolo di inclinazione delle semiali rispetto al piano orizzontale, misurato in gradi oppure riferito all'altezza delle estremità.

Nel piano di coda orizzontale si distinguono le stesse caratteristiche aerodinamiche, ma l'allungamento ha minore importanza; inoltre il piano di coda è generalmente privo di diedro.

Per la fusoliera le caratteristiche principali di progetto sono la lunghezza fuori tutto, cioè compresa qualsiasi appendice; la sezione maestra, cioè la superficie della massima sezione trasversale (in alcune categorie Ì regolamenti prescrivono una sezione maestra minima) e la lunghezza del braccio dì leva, cioè la distanza fra il baricentro del modello ed il centro di pressione del piano di coda orizzontale, che si può considerare situato ad un terzo della corda; abbiamo visto l'importanza di tale lunghezza agli effetti della stabilità longitudinale del modello (fig. 12).

I modelli veleggiatori sono completi con gli organi finora illustrati. Nei modelli a motore esistono inoltre gli organi propulsivi e, ma non sempre, quelli di atterraggio.

II propulsore per eccellenza è l'elica, che viene azionata da una matassa elastica o da un vero e proprio motore a scoppio in miniatura. Il principio di funzionamento dell'elica, con un criterio un po' semplicistico, può essere paragonato a quello della vite, che girando avanza nella sostanza solida che la circonda (legno, ecc.). Cosi anche l'elica, come la vite, ha un suo «passo », dipendente dall'inclinazione delle varie sezioni delle pale, che insieme al diametro, ne costituisce le caratteristiche principali.

Però, a differenza della vite, l'elica lavora in un corpo fluido, che tende a sfuggire sotto l'azione delle pale- Pertanto il passo effettivo, cioè l'avanzamento per ogni giro di elica, risulta inferiore al passo geometrico. La differenza viene detta « regresso » (fig. 13).

Nella maggior parte dei casi l'elica di un modello volante è costituita da due pale (elica bipala), ma in casi particolari si usano anche eliche monopale, tripale, quadripale, ecc. (fig. 14).

Notevole differenza esiste fra le eliche usate per i modelli ad elastico e quelle per i motori a scoppio. Infatti le prime, dovendo sfruttare un numero di giri limitato, sono di dimensioni assai elevate, in modo da girare lentamente ed ottenere una durata di scarica sufficiente per un lungo volo. Al contrario le eliche per i microscopici motorini a scoppio usati sui modelli volanti, dovendo girare a fortissima velocità, sono molto più piccole.

Come caratteristiche del propulsore, oltre a quelle dell'elica, va considerata la cilindrata del motore a scoppio (da 0,3 a 10 cc e oltre) oppure il peso della matassa elastica.

Tutte queste caratteristiche che abbiamo elencato variano naturalmente per le diverse categorie di modelli, a seconda delle relative esigenze tecniche, tenendo anche conto delle limitazioni eventualmente poste dalle formule di gara.