Come volano gli alianti, e come sono diversi dagli aerei a motore

Mentre gli aerei e gli alianti condividono molti fattori di design, aerodinamici e di pilotaggio, la mancanza di un motore cambia fondamentalmente il modo in cui un aliante vola.

Fusoliera aerodinamica

Non essendoci un motore che occupa spazio, un aliante è dimensionato intorno al carico che trasporta; la fusoliera è progettata per essere il più piccola e leggera possibile. La maggior parte degli alianti hanno posti a sedere per due persone nella piccola cabina di pilotaggio, con i piloti seduti in posizione reclinata, rispetto agli aerei a motore, dove i piloti in genere siedono in posizione verticale. Perché questa differenza? Sedendo reclinati, la cabina di pilotaggio e il tettuccio possono essere più snelli, creando meno resistenza in volo.

La superficie della fusoliera di un aliante è progettata per essere il più liscia possibile, permettendo all’aereo di volare attraverso l’aria con poca resistenza parassita. I primi alianti erano costruiti in legno ricoperto di tela; le versioni successive erano fatte di pelli di alluminio strutturale rivettate. Sfortunatamente, le cuciture e i rivetti tipici dell’alluminio riducevano significativamente le prestazioni a causa della resistenza parassitaria, così gli alianti continuarono ad adattarsi. Oggi, molti alianti avanzati sono costruiti con materiali senza cuciture come la fibra di vetro e la fibra di carbonio.

Ali ad alto rapporto d’aspetto

Gli alianti hanno ali ad alto rapporto d’aspetto, il che significa che sono più lunghe e strette delle ali dei normali aerei a motore.

Il rapporto d’aspetto è calcolato dividendo il quadrato della campata dell’ala per l’area dell’ala. Come potete vedere nel diagramma qui sopra, l’aliante Schleicher ASH 31 ha un rapporto d’aspetto di 33,5, mentre il Piper Cherokee ha un rapporto d’aspetto di 5,6.

Le ali ad alto rapporto d’aspetto producono meno resistenza indotta, che è ciò che le rende così efficienti sugli alianti. Allora perché non tutti gli aerei hanno ali ad alto rapporto d’aspetto? Ci sono diversi fattori.

In primo luogo, le ali ad alto rapporto d’aspetto si piegano di più di quelle più corte, il che significa che devono essere progettate con specifiche più forti. Poiché gli alianti sono leggeri, la flessione non è un problema. Ma con i velivoli più pesanti, come gli aerei di linea, un’ala ad alto rapporto d’aspetto sarebbe impraticabile. Inoltre, le ali ad alto rapporto d’aspetto sono più suscettibili alla deformazione dell’ala quando si usano gli alettoni. Poiché gli alianti volano a velocità relativamente basse, lo svergolamento dell’ala non è così pronunciato, ma sarebbe un problema reale in un aereo veloce.

La manovrabilità è un altro fattore importante. Le ali ad alto rapporto d’aspetto diminuiscono la manovrabilità, perché hanno un momento d’inerzia più alto. Pensate a questo come a un funambolo: portano una lunga asta per bilanciarsi, impedendo loro di cadere rapidamente a destra o a sinistra. È ottimo se vuoi rimanere in un posto, ma non così ottimo se vuoi spostarti rapidamente (o rotolare) a sinistra o a destra.

Infine, le dimensioni dell’aeroporto limitano l’aspect ratio che un aereo può avere. Prendiamo ad esempio il Boeing 777. Il 777 ha un rapporto d’aspetto di circa 9. Se avesse un rapporto d’aspetto di 30+, non sarebbe in grado di parcheggiare vicino a nessun altro aereo sulla rampa, e le sue ali sarebbero così lunghe che penderebbero sulle vie di rullaggio durante il decollo e l’atterraggio. Ovviamente, non sarebbe pratico.

Superfici di controllo

Come la maggior parte degli aerei, gli alianti usano alettoni, un timone e un elevatore per volare. I flap sono montati sugli alianti per controllare i tassi di discesa producendo resistenza e aumentando la portanza. Molti alianti moderni usano anche aerofreni o spoiler che, quando vengono utilizzati, interrompono drasticamente il flusso d’aria sull’ala, aumentando la resistenza e riducendo la portanza.

Un’altra differenza significativa tra gli aerei a motore e gli alianti è che gli alianti hanno normalmente un solo carrello di atterraggio, situato direttamente sotto il pilota. Avere un solo carrello fa risparmiare molto peso, ma cosa succede alle ali in decollo e in atterraggio quando si ha un solo carrello? Le estremità alari sono protette da pattini o piccole ruote, e quando l’aliante atterra, viene a riposare sul carrello principale e una delle estremità alari.

Decollo dell’aliante

Siccome non hanno motori, gli alianti normalmente usano uno dei due metodi per staccarsi da terra:

1) Aero-Tow: Un aereo a motore traina l’aliante in aria usando una lunga corda. All’interno della cabina di pilotaggio, il pilota dell’aliante usa un meccanismo di rilascio rapido per rilasciare la corda di traino. Una volta che l’aliante ha raggiunto l’altitudine desiderata, la corda viene rilasciata e l’aliante e l’aereo da traino girano in direzioni opposte.

2) Winch Launching: Un motore a terra alimenta un argano, collegato ad un sistema di lancio a cavo. Il cavo è poi attaccato alla parte inferiore della vela. Una volta attivato l’argano, la vela viene tirata lungo il terreno ad alta velocità verso l’argano e decolla. In un breve lasso di tempo, la vela guadagna un’altitudine sostanziale durante questo processo e rilascia il cavo del verricello prima di continuare il volo.

In volo

Il rapporto di planata misura le prestazioni della planata di un aereo; molti alianti moderni hanno un rapporto di planata migliore di 60:1. Questo significa che se si parte da un’altitudine di 60:1. Questo significa che se si parte da un’altitudine di 1 miglio, si può planare per 60 miglia. In confronto, un Boeing 747 ha un rapporto di planata di 15:1.

Ma se il rapporto di planata fosse l’unica cosa che tiene in aria gli alianti, non volerebbero per molto tempo. Quindi come fanno a rimanere in volo? Ci sono 3 tipi principali di aria ascendente che i piloti di alianti usano:

1) Le termiche sono colonne di aria ascendente create dal riscaldamento della superficie terrestre. L’aria vicino al suolo si espande e sale quando la superficie della Terra si riscalda. Alcuni tipi di terreno assorbono il sole più rapidamente di altri, come: parcheggi asfaltati, campi scuri, terreni rocciosi, ecc. Questi punti assorbono il calore e riscaldano l’aria sopra di loro, producendo correnti d’aria termiche.

Nuove nubi cumuliformi in formazione, o uccelli che si librano senza battere le ali, sono tipicamente segni di attività termica. Quando un pilota di aliante sta “facendo termiche”, sta trovando e cavalcando queste colonne termiche. E poiché le termiche possono spesso coprire solo una piccola area, il termicare spesso comporta una virata stretta per rimanere all’interno della sacca di aria ascendente.

2) Il Ridge Lift è creato dai venti che soffiano contro montagne, colline o altre creste. Lungo il lato sopravvento della montagna, si forma una banda di portanza dove l’aria viene reindirizzata verso l’alto dal terreno. Tipicamente, la portanza del crinale si estende solo poche centinaia di piedi più in alto del terreno che la produce. I piloti sono stati conosciuti per fare “ridge soaring” per migliaia di miglia lungo le catene montuose.

3) Wave Lift è simile al ridge lift in quanto si crea quando il vento incontra una montagna. Tuttavia, il wave lift è creato sul lato sottovento (downwind) dei picchi dai venti che passano sopra la cima della montagna. Il wave lift può essere identificato da formazioni di nuvole lenticolari – sembrano dischi volanti. La portanza delle onde può raggiungere migliaia di piedi di altezza, e le alianti che cavalcano la portanza delle onde possono raggiungere altitudini di oltre 35.000 piedi.

Rilevare la portanza e l’imbardata

L’indicatore di velocità verticale nel tuo cockpit ti dirà se stai salendo o scendendo. Se stai volando con una vela e improvvisamente vedi l’indicatore di velocità verticale saltare in alto, probabilmente hai colpito una colonna termica e dovresti cercare di rimanere all’interno dell’aria ascendente il più a lungo possibile.

La vela sta scivolando o slittando attraverso l’aria quando non punta direttamente nella direzione in cui sta volando, rispetto alla massa d’aria intorno ad essa. Una corda sul parabrezza indica al pilota di un aliante se l’aliante sta volando dritto (la corda è dritta) o se sta imbardando (la corda è a destra o a sinistra). In generale, i piloti di alianti cercano di mantenere la corda dritta in quanto la minore resistenza è prodotta quando si vola dritti attraverso l’aria.

Ballast

Alcuni alianti portano serbatoi di zavorra riempiti con acqua. Le vele più pesanti affondano più velocemente di quelle più leggere. Il rapporto di planata non è influenzato dal peso perché mentre una vela più pesante può affondare più velocemente, lo farà ad una velocità maggiore. La vela scende più velocemente con più peso, coprendo la stessa quantità di distanza; questo è ideale per il volo di cross-country. Una vela più pesante, piena di zavorra, ha un tasso di salita ridotto e una minore resistenza al volo mentre si trova in un ambiente di sollevamento. La zavorra d’acqua può essere espulsa in qualsiasi momento attraverso le valvole di scarico per minimizzare queste caratteristiche di volo, e per rallentare prima dell’atterraggio.

L’atterraggio

Rispetto all’atterraggio in un aereo a motore, ci sono alcune differenze chiave quando si vola in aliante. In primo luogo, gli alianti non possono aggiungere potenza se non riescono a raggiungere la zona di atterraggio. Può sembrare un concetto semplice, ma i piloti di aliante sono addestrati a giudicare il loro approccio in modo da non atterrare corto, e aspettare sempre fino a quando non sono sicuri di avere il campo fatto prima di introdurre la resistenza attraverso flap o spoiler.

L’atterraggio stesso non è troppo diverso da quello in qualsiasi aeroplano, si flare fino a quando la portanza si riduce, e cercare di toccare terra leggermente. Dal momento che gli alianti hanno una sola ruota, è un po’ un atto di equilibrio per mantenere le ali fuori dal terreno il più a lungo possibile.

Gli alianti sono aerei incredibili, e con le giuste condizioni atmosferiche, possono rimanere in alto per ore o giorni alla volta. L’accurata progettazione aerodinamica che viene fatta nella costruzione di un aliante rende questi uccelli veloci e unici.

E se non hai mai avuto la possibilità di volare con un aliante, ti consigliamo di fare una prova.