Come vola un aereo ?

I principi fisici spiegati semplicemente

Un aereo vola grazie alla portanza, una forza ascendente creata dalla differenza di pressione tra la superficie superiore (estradosso) e inferiore (intradosso) dell'ala. L'estradosso bombato accelera l'aria, riducendo la pressione sopra l'ala. Questa differenza spinge l'aereo verso l'alto. Quattro forze si bilanciano in volo : la portanza (verso l'alto), il peso (verso il basso), la spinta dei motori (in avanti) e la resistenza (all'indietro).

Come può una macchina di diverse centinaia di tonnellate staccarsi da terra ? La risposta sta in una parola : portanza. Questo principio fisico è insieme affascinante e perfettamente padroneggiato dagli ingegneri aeronautici da oltre un secolo. Per le prestazioni di volo : L'efficienza di un aereo, cos'è ?.

Cos'è la portanza ?

La portanza è la forza verticale ascendente che agisce sulle ali dell'aereo in movimento. Dipende da tre parametri principali : velocità dell'aereo, forma dell'ala (profilo aerodinamico) e angolo d'attacco (l'angolo tra ala e flusso d'aria). Questa forza è la chiave che permette ad aerei pesanti come l'Airbus A380 (560 tonnellate a pieno carico) di decollare. Approfondimenti su Focus, sull'aerodinamica.

Il ruolo del profilo alare

Un'ala d'aereo non è simmetrica vista di profilo. La faccia superiore (estradosso) è bombata, quella inferiore (intradosso) è più piatta. Quando l'aria arriva sul bordo d'attacco dell'ala, si separa : la porzione che passa sopra deve percorrere una distanza maggiore. Per percorrerla nello stesso tempo, accelera.

Qui interviene il principio di Bernoulli : più la velocità di un fluido è alta, più la sua pressione è bassa. L'estradosso, attraversato da aria veloce, è in depressione. L'intradosso, con aria più lenta, è in sovrappressione. Questa differenza crea una forza netta verso l'alto, la portanza.

Le 4 forze del volo

Quattro forze devono essere bilanciate per mantenere un volo livellato. Riferimenti tecnici su Airbus :

1. La portanza (↑)

Forza verso l'alto generata dalle ali. In volo orizzontale è uguale al peso dell'aereo. In salita la portanza supera il peso ; in discesa è inferiore.

2. Il peso (↓)

Attrazione gravitazionale esercitata sull'aereo completo, struttura, carburante, passeggeri, bagagli. Un Boeing 777 può pesare fino a 350 tonnellate al decollo : la portanza deve compensare tutto questo.

3. La spinta (→)

Forza generata dai motori per far avanzare l'aereo. Più l'aereo va veloce, più la portanza aumenta. Per le velocità raggiunte : Qual è la velocità di un aereo di linea ?.

4. La resistenza (←)

Resistenza aerodinamica che si oppone al movimento. Gli ingegneri la minimizzano tramite forma della fusoliera, winglet (alette in punta d'ala), carrello retrattile, eccetera.

L'importanza della velocità

La velocità è il motore della portanza. A velocità troppo bassa, la portanza diventa insufficiente a sostenere il peso, è lo stallo. Al decollo, i motori spingono l'aereo fino alla velocità di rotazione (circa 250-300 km/h per un aereo di linea), alla quale la portanza diventa sufficiente per sollevare l'aereo.

In crociera, la velocità è mantenuta per equilibrare portanza e peso ad alta quota, dove l'aria è più rarefatta. Per capire come la quota influenza questi calcoli : Qual è l'altitudine di un aereo di linea ?.

E se i motori si fermano ?

È la domanda che si pongono molti passeggeri ansiosi. La risposta è rassicurante : un aereo senza motore non cade, plana. La portanza continua ad agire finché l'aereo avanza. Il concetto di efficienza, la distanza percorsa orizzontalmente per ogni metro di quota persa, spiega perché gli aerei moderni possono planare per decine di chilometri. Tutto è dettagliato in : L'efficienza di un aereo, cos'è ?.

FAQ, come vola un aereo

Perché un aereo pesante può decollare ?

Perché la portanza scala con la superficie dell'ala e con il quadrato della velocità. Ali molto grandi (come quelle dell'A380) associate a una velocità di rotazione elevata generano una portanza che supera centinaia di tonnellate.

Cos'è uno stallo ?

Lo stallo si verifica quando l'angolo d'attacco è troppo elevato e il flusso d'aria sull'estradosso si stacca. La portanza crolla bruscamente. È una delle procedure di emergenza più allenate dai piloti. I sistemi moderni di protezione dell'inviluppo di volo rendono lo stallo accidentale quasi impossibile sugli aerei commerciali, come ricorda anche ENAC nelle sue pubblicazioni di settore.

Un'ala può rompersi in volo ?

No in condizioni normali. Le ali sono progettate per resistere a carichi molto superiori a quelli incontrati anche nelle turbolenze più severe. Test di flessione in fabbrica piegano le ali fino a 90 gradi prima della rottura, ampiamente oltre il concepibile in servizio. Per il legame con le turbolenze : Le turbolenze in aereo, categorie e conseguenze.

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