Nascita di un'ala

[libelle]

Ecco l'ala di un moderno aliante pronta per la chiusura.
Ogni ala viene realizzata interamente a mano in due semigusci distinti tra dorso e ventre e poi incollati assieme dopo aver aggiunto le centine di forma (che sono in un numero molto ridotto rispetto all'ala di un aereo o di un aliante in legno e tela) le aste dei comandi, i ballast integrati e naturalmente il longherone. La centina alla radice (notare lo spessore) è quella che fondamentalmente sostiene la fusoliera in quanto i longheroni non sono fissati a questa.
L'accoppiamento delle semiali alla fusoliera avviene tramite quattro perni che escono dalla centina principale e che sono destinati ad entrare nella apposite sedi nella fusoliera in fase di montaggio. I due perni sono visibili uno in corrispondenza del cerchio sulla centina vicino al bordo di entrata, l'altro in asse con quel piccolo corrrentino in carbonio che supporta anche la staffa di rinvio di un comando.
In questo caso si tratta del dorso di un ala in produzione presso la Glaser Dirks Flugzeugbau (DG) in Germania.

[max70]

Foto molto interessante,

mi pare che i longheroni abbiano sezione a doppio T, all'intersezione con la centina la sezione diventa rettangolare? (non lo capisco bene dalla foto) e se si, è una sezione cava?

In più come "muoiono" i longheroni dentro la fusoliera?

Grazie

[beluga]

Molto interessante Libelle.
I gusci vengono solamente incollati? E come? Praticamente l ungo tutto il bordo di attacco e quello di unscita c'è una saldatura con il collante?

[libelle]

Si, i longheroni anno una sezione a doppio T nel momento in cui escono dalla entina alla radice per correre dentro l'ala.
Le due estremità che spuntano dall'ala non hanno alcuna sezione in quanto la superficie di contatto con l'altro longherone dell'altra ala deve essere completa.
I logheroni sono dei sandwich di vario materiale, carbonio, fibra di vetro o altre fibre molto specifiche con anima in schiuma PVC.
Essi si propagano all'interno dell'ala assottigliandosi via via che si avvicinano alla tip. In questa ulteriore foto dell'ala in costruzione all'interno dello stampo si vede chiaramente come i longheroni percorrano tutta l'ala.

[libelle]

Si beluga, i due gusci vengono incollati assieme, naturalmente dopo aver inserito tutti i meccanismi e ogni altra struttura che deve stare nell'ala. Nella prima foto che ho pubblicato viene mostrato il dorso dell'ala completo e pronto per l'incollaggio con il ventre. L'incollaggio è una operazione estremamente delicata e costosa in quanto la resina deve essere cosparsa sui longheroni, sulle centine e sulle solette di supporto comandi e ovviamente sui bordi del dorso alare.
I due gusci sono quindi uniti assieme connettendo i due stampi. Lo stampo unio va poi in forno a temperatura controllata per rendere possibile la reazione di indurimento. Alla fine lo stampo è estratto dal forno e aperto. L'ala è pronta a questo punto per la delicata e costosa operazione di lucidatura del gelcoat, fatta interamente a mano.

[beluga]

Ancora più interessante! Si può dire, mutuando un termine marinaro, che ci siano dei veri e propri "maestri d'ascia" nel campo della costruzione di quei gioiellini!

[libelle]

Già, il paragone è giusto. I materiali sono all'avanguardia ma ogni procedura di incollaggio, montaggio e lucidatura è interamente a mano.

[LS4]

di quale aliante è l'ala?

[libelle]

Questo non so dirtelo con esattezza. L'immagine proviene dal sito del costruttore tedesco Glaser Dirks (DG) il quale già da alcuni anni ha rilevato la Rollanden Schneider (LS) diventando DG & LS. Gli alianti costruiti attualmente sotto questo marchio sono quattro: Il DG 808, il DG 1000 (biposto) e gli LS 8 e LS 10. A occhio questa ala sembrerebbe quella di un biposto. Con ogni probabilità si tratta dell'ala del DG 1000, cioè questa bestiola che allego nell'immagine sotto. Vi consiglio anche di andare alla pagina dei filmati sul sito della DG in cui ce ne sono alcuni di molto interessanti come il crash test dell'ala di un DG-1000. Guardate fino a che punto l'ala riesce a flettersi prima di rompersi.

[Lelux]

Quest'anno a Rieti,in occasione di una gara di volo a vela,c'è stata una piccola manifestazione aerea ed è intervenuto con una esibizione anche un Eta tedesco che se non sbaglio coi suoi 30,9 mt di apertura alare,è il piu' grande aliante del mondo.E' incredibile come le due semiali si curvassero fino quasi a formare un arco durante le violente richiamate effettuate da pilota!Mi domando che razza di materiale abbiano usato per costruirlo!

[Nik]

Scusate la domanda:ma le centine sono svotate internamente?

E' incredibile come le due semiali si curvassero fino quasi a formare un arco durante le violente richiamate effettuate da pilota!Mi domando che razza di materiale abbiano usato per costruirlo!

Materiali compositi che ritornano con molta facilità allo stato di partenza e sono molto elastici.

[libelle]

Mi domando che razza di materiale abbiano usato per costruirlo!

Compositi: si tratta unicamente di carbonio esattamente come nell'immagine che ho pubblicato. I compositi hanno rivoluzionato il mondo dell'aviazione (e non solo) e furono introdotti proprio sugli alianti.
Hanno dei grossi vantaggi rispetto al metallo, soprattutto in termini di resistenza alla corrosione e stress per fatica. Richiedono però una lavorazione lunga e complessa per ottenere un prodotto qualitativamente superiore. I costi finali incidono molto su questa tipologia di materiali anche se molti aerei (caccia soprattutto) sono oramai quasi interamente in compositi.
L'ETA è una macchina molto avveniristica e superlativa, ma ha dei difetti a mio avviso inaccettabili e sui cui si dovrà lavorare per risolverli. Ad alta velocità o con termiche potenti la flessione delle ali provoca l'inceppamento delle aste dei comandi degli alettoni. Simpatico no?
Le centine sull'ala di un aliante in compositi sono in numero molto ridotto e piuttosto distanziate le une dalle altre. In pratica l'ala è un guscio monolitico con le centine forate per lo scorrimento delle guide comandi e ballast. La centina della radice è piena, se si esclude piccoli fori sempre per le aste dei comandi e per i perni.

[beluga]

Ad alta velocità o con termiche potenti la flessione delle ali provoca l'inceppamento delle aste dei comandi degli alettoni. Simpatico no?

Vuoi dire che diventa praticamente ingovernabile?

[vihai]

Vuoi dire che diventa praticamente ingovernabile?

Basta ridurre il fattore di carico e si sblocca ma a naso non credo sia questo il problema peggiore, perché meccanicamente si può risolvere.

È che con 31 metri di apertura alare basta uno shear trasversale anche contenuto per non avere autorità sugli alettoni per contrastarlo e in ogni caso ha una discreta inerzia nel rollio.

Quindi può essere eccezionale nel volo in pianura ma diventa pericolosetto nel volo in pendio dove c'è bisogno di maneggevolezza.

Nota: le mie sono poco più che speculazioni e riporti non molto affidabili di aneddoti

[libelle]

Vuoi dire che diventa praticamente ingovernabile?

Si, nel momento in cui la flessione delle ali supera un certo limite gli alettoni sono inchiodati. Non credo però che il problema sia destinato a persistere. Occorre progettare un sistema di governo degli alettoni che non risente della flessione della ali. Penso che meccanicamente non sia una cosa così difficile, ma naturalmente l'inerno dell'ala dovrebbe essere completamente riprogettato e non so se siano disponibili altri fondi di tutte le valgnhe di quattrini investiti per creare questa macchina.
L'ETA è un aliante da pianura, nessuno si sognerebbe di farci volo in pendio, a meno che non si abbiano tendenze suicide. Oltre ala mostruosa apertura alare bisogna mettere in conto l'estrema lentezza di risposta sul rollio e l'inconveniente di blocco degli alettoni nel caso di forti carichi alari. Non mi sembrano gli ingredienti giusti per il volo in dinamica.

[Lelux]

Alla fine faranno un Eta col sistema Fbw,così non ci saranno aste e rinvii vari che possano bloccarsi in manovra!Eh eh eh...Tornando ai materiali di cui è composta l'ala;ok,nauralmente per il carbonio eccetera,ma le fibre vengono intrecciate in una maniera particolare?un mio amico che lavora nel campo dei compositi mi ha detto che la robustezza varia in maniera significativa anche a seconda della lavorazione di questi materiali.

[libelle]

Si, la robustezza dei materiali compositi e le caratteristiche meccaniche variano molto in base al tipo di lavorazione.
Discorso ancora più particolare riguarda il carbonio in quanto trattasi di un materiali detto "anisotropo". In pratica reagisce in maniera differente in base alla direzione dell'applicazione del carico. Se immagini un cubetto di acciaio esso avrà la stessa resistenza e le stesse caratteristiche se applichi il carico su tutte e sei le facce. Se prendi un cubetto di carbonio noteri invecea che su particolari facce possiede delle caratteristiche assai migliori di quelle dell'acciaio, mentre su facce opposto tende ad avere qualità estremamente povere. I metalli sono materiali isotropi, mentre i materiali anisotropi come il carbonio e il legno possiedono grandi caratteristice solo se la forza è applicata in direzione delle fibre. In pratica i materiali anisotropi presentano delle differenze di risposta all'applicazione longitudinale e trasversale della forza. Sono disomogeni quindi.
Il carbonio, anche se è improprio usare questo termine poichè in realtà trattasi di fibre di grafite, è disponibile in tessuti del tutto simili ad un tessuto in fibra naturale o sintetica per vestiario. Esso viene steso e impregnato con la resina epossidica fino a creare vari strati. E' importante che la disposizione del tessuto nello sapo dell'ala segua particolari criteri di disposizione delle fibre nella giusta direzione. La fibra di vetro non ha invece questa peculiarità e poteva essere lavorata più facilmente.

[Nik]

Si, la robustezza dei materiali compositi e le caratteristiche meccaniche variano molto in base al tipo di lavorazione.

Scusa la domanda:ma se sono i materiali compositi così elastici ed hanno la capacità di ritornare quasi perfettamente allo stato di partenza nel velivolo potrebbero eliminarsi i rischi di deformazioni plastiche?

[libelle]

Scusa la domanda:ma se sono i materiali compositi così elastici ed hanno la capacità di ritornare quasi perfettamente allo stato di partenza nel velivolo potrebbero eliminarsi i rischi di deformazioni plastiche?

Bisogna precisare che tutto ha un limite naturalmente. I materiali compositi sono caratterizzati da grande elasticità e possibilità di ritornare allo stato iniziale senza alcuna deformazione. Ovviamente l'applicazione del carico deve avvenire entro i limiti in cui la struttura (ad esempio un ala) è stata progettata, costruita e testata.
Proprio per la grande elasticità le strutture di un aliante (le ali, ma a livelli più severi anche la coda) risentono del flutter se viene superata la velocità massima di progetto. Il pericolo principale per i materiali compositi è la cosiddetta "delaminazione". In pratica gli strati di tessuto imbevuti di resina perdono coesione e letteralmente si scollano l'uno dall'altro provocando un picco di caduta nelle caratteristiche di resistenza. L'ala di un aliante può piegarsi notevolmente e rimanerci per tempi prolungati se l'applicazione del carico avviene nei limiti. Le strutture degli alianti, al momento sono certificate per un limite vita di 12.000 ore, alcuni (come il K-21) già a 18.000 ore, tuttavia basta superare i limiti che già si possono produrre deformazioni persistenti nella struttura se non proprio rotture.

[Nik]

Scuste ma visto che parliamo di materiali compositi mi viene in mente un'altra domanda:Se è vero che attirano tanto fulmini (carbonio) e si riempiono di cariche è possibile prendere la scossa una volta a terra?Ho sentito che un ultraleggero in compositi aveva preso fuoco mentre faceva benzina perchè non aveva scaricato tutte le cariche a terra....è possibile?Grazie ancora per le risposte.Ciaooooo!!!!!!!!!

[Flyfree]

Giusto qualche considerazione: l’ala è considerata una trave vincolata ad una estremità. Praticamente caricando l'ala in g positivi, ciò che tiene la trazione è la disposizione delle fibre sul ventre, altresì la resina sul dorso deve contenere la compressione. Il effetti meno genericamente, il longherone e in particolare la soletta superiore e inferiore, deve assolvere la funzione strutturale, le centine quello di forma mentre il guscio collabora all’insieme. Viene da se che la curva di carico sia massima alla radice e vada degradando verso l’estremità, cosi pure viene calcolata la resistenza strutturale dell’ala.

[Flyfree]

Scuste ma visto che parliamo di materiali compositi mi viene in mente un'altra domanda:Se è vero che attirano tanto fulmini (carbonio) e si riempiono di cariche è possibile prendere la scossa una volta a terra?Ho sentito che un ultraleggero in compositi aveva preso fuoco mentre faceva benzina perchè non aveva scaricato tutte le cariche a terra....è possibile?Grazie ancora per le risposte.Ciaooooo!!!!!!!!!

Si è vero, per questo durante le operazioni di riempimento l'aereo, avendo le gomme che sono isolanti, deve essere messo elettricamente a terra tramite un conduttore per scaricare l’energia elettrostatica. Nei velivoli in metallo è più che altro la vernice che si carica di energia.

[vihai]

Se è vero che attirano tanto fulmini (carbonio)

No, i materiali compositi non attirano i fulmini.

Se cerchi nel forum c'è un mio post dove tentavo di spiegare bene l'interazione dei fulmini con gli aerei.

Sostanzialmente, comunque, il problema dei compositi è che non sono dei buoni conduttori come lo è l'alluminio, quindi i fulmini li danneggiano invece che scorrere attraverso più o meno indisturbati e "indisturbanti".

e si riempiono di cariche è possibile prendere la scossa una volta a terra?

L'energia elettrostatica immagazzinata in un piccolo velivolo non può arrivare ad essere pericolosa, la capacità è troppo piccola e sostanzialmente è la stessa tra metallico e composito.

Nel composito puro essendo cattivo conduttore o isolante la "scossa" è anche minore, visto che le cariche hanno meno facilità di muoversi verso terra attraverso di te.

Tieni conto che spesso ti carichi molto più tu scendendo dalla macchina con un bel maglione sintetico di quanto rimanga carico il velivolo

Ho sentito che un ultraleggero in compositi aveva preso fuoco mentre faceva benzina perchè non aveva scaricato tutte le cariche a terra....è possibile?

Assolutamente sì, infatti è molto importante metterlo a terra con opportuno cavo di terra prima di aprire il serbatoio e avvicinare la pompa, in ogni caso il composito c'entra poco o nulla.

Questo è quello che può succedere anche se TU sei carico:



Ciao,

[libelle]

La capacità di attirare i fulmini del carbonio è in molti casi una leggenda metropolitana. Certamente il materiale conta molto nell'attrazione dei fulmini, ma ancor di più conta la forma dell' oggetto o del materiale.
Sappi che se in un campo aperto sotto un temporale parcheggi un aliante interamente in carbonio accanto ad un bel cipresso dalla forma bella appuntita inevitabilmente tutti gli eventuali fulmini cadranno sull'albero anzichè sull'aliante.
Le scariche elettriche tendono ad accumularsi su oggetti appuntiti e lunghi. In fisica elettrica è la cosiddetta "teoria delle punte". Molto pescatori che pescavano in prossimità di un temperale sono morti fulminati percè tenevano ta le mani una canna in carbonio. Quello che gli ha uccisi è soprattutto la forma e le dimensioni dell'oggetto che stringevano tra le mani, più che il materiale. Tieni presente che molte persone sono state colpite da fulmini perchè caminavano sotto un temporale stringendo in mano ombrelli con il manico....di legno!
La pratica di mettere a terra gli aerei (qualunque essi siano se privi di dispersori) è assolutamente necessaria se si rifornisce il velivolo dopo che è appena atterrato. La cellula si carica elettrostaticamente e possono scoccare pericolose scintille.

[Nik]

Grazie mille libelle per le risposte...come sempre molto chiare e precise....in effetti ora che ci penso hai ragione tu i fulmini sono attirati dagli oggetti a punta.

[vihai]

Grazie mille libelle per le risposte...come sempre molto chiare e precise....in effetti ora che ci penso hai ragione tu i fulmini sono attirati dagli oggetti a punta.

Cerca il post di cui ti parlavo, c'è spiegato anche quello.

Comunque, gli oggetti alti e appuntiti hanno rilevanza solo quando sono a terra.

In volo la forma dell'oggetto non importa più, se ti trovi nel percorso (che si forma PRIMA della scarica) di un fulmine quando parte la scarica di ritorno allora lo prendi, altrimenti non lo prendi, non c'è modo di deviarlo.

Ciao,

[Nik]

Ma scusa perchè nei boeing la forma permette di deviare i fulmini??Almeno così ho sentito.Grazie in anticipo per le risposte.

[Flyfree]

Assolutamente sì, infatti è molto importante metterlo a terra con opportuno cavo di terra prima di aprire il serbatoio e avvicinare la pompa, in ogni caso il composito c'entra poco o nulla.

Mi pare più probabile che siano i prodotti di finitura e trattamento superficiale che si possano caricare di energia elettrostatica.

[Nik]

Grazie mille ancora per le risposte!!

[vihai]

Ma scusa perchè nei boeing la forma permette di deviare i fulmini??Almeno così ho sentito.

Hai sentito male

La differenza di potenziale forma un canale nell'aria, quando il canale è formato parte la scarica e vedi il fenomeno potente e visibile.

Se quando parte la scarica tu sei in mezzo al canale, non ti resta che offrire la minor resistenza possibile al passaggio della corrente, non puoi certo spostare il canale

[vihai]

Mi pare più probabile che siano i prodotti di finitura e trattamento superficiale che si possano caricare di energia elettrostatica.

No, è tutta la struttura che si carica.

Anche perché se carichi un isolante la carica non si sposta e le scintille (se scintille si possono chiamare) non possono che essere molto poco energetiche, non abbastanza, in genere, per incendiare i vapori di benzina.

Ciao,

[Nik]

Comunque, gli oggetti alti e appuntiti hanno rilevanza solo quando sono a terra.

Ok è vero ma non capisco una cosa.Te o qualcunaltro ora non mi icordodi preciso dice che il carbonio non è conduttore o poco conduttore.Ma allora perchè a parità di lunghezza e forma i fulmini saranno attirati da una canna da pesca in carbonio al posto che da una in alluminio (per esempio)?

La differenza di potenziale forma un canale nell'aria, quando il canale è formato parte la scarica e vedi il fenomeno potente e visibile.

Perchè per far partire la scarica serva proprio questo canale?
[quote/vihai/]Se quando parte la scarica tu sei in mezzo al canale, non ti resta che offrire la minor resistenza possibile al passaggio della corrente[/quote]
E come faccio??
Grazie per le risposte scusate se vi rompo così tanto ma la curiosotà è molta!!

[Flyfree]

Mi pare più probabile che siano i prodotti di finitura e trattamento superficiale che si possano caricare di energia elettrostatica.

No, è tutta la struttura che si carica.

Anche perché se carichi un isolante la carica non si sposta e le scintille (se scintille si possono chiamare) non possono che essere molto poco energetiche, non abbastanza, in genere, per incendiare i vapori di benzina.

Ciao,

chiedilo allora agli operai che lavorano in una lavanderia industriale. Dopo che gli indumenti sintetici passano attraverso i mangani di stiratura, sono talmente carichi di energia statica che basta avvicinarsi a un’indumento per vedere la saetta e relativo vafffff….

[Nik]

per vedere la saetta e relativo vafffff….

Mi fai morire dal ridere...sto ridendo come un pazzo

[vihai]

Ma allora perchè a parità di lunghezza e forma i fulmini saranno attirati da una canna da pesca in carbonio al posto che da una in alluminio (per esempio)?

Non è vero. Ma per sapere perché vai a cercarti il post che ti ho invitato due volte a cercare

Perchè per far partire la scarica serva proprio questo canale?

Perché l'aria è isolante

Se quando parte la scarica tu sei in mezzo al canale, non ti resta che offrire la minor resistenza possibile al passaggio della corrente

E come faccio??

Usi un conduttore

Ti rivesti di alluminio oppure anneghi dei cavi di rame nel composito, o qualche soluzione simile.