Quesito provocatorio e divertente per veri ragionatori

[Valerio Ricciardi]

Attenzione attenzione!

Si è parlato ogni tanto della classificazione delle piste degli aeroporti non solo in base alla lunghezza, ma anche alla loro capacità di sostenere il carico indotto dagli aeroplani che vi transitano.
Evidentemente, una pista in cui un aereo lasciasse rullando delle tracce permanenti profonde sei dita, non sarebbe il massimo per le nostre esigenze. Però non è che possiamo lastricare tutte le piste per sicurezza di tre centimetri di acciaio al vanadio/molibdeno, costerebbe troppo, dobbiamo avere una idea dei carichi puntuali...

Domanda:

CON CHE CARICO STATICO, ESPRESSO IN KG/CM*2, SOLLECITANO UNA PISTA - per semplicità consideriamoli fermi, è la base di partenza - i seguenti aerei attuali e storici:

- De Havilland DH4 Rapide (si, il...dirigibilotto biplano)

- Boeing 727/300 (una macchina seria e prestazionale come poche, con un'avanzatissima ala quasi STOL)

- Avro Lancastrian (brutto come la fame ma " 'gnorante e tosto ", poi con quattro mitici RR Merlin V12...)

- Sud Aviation Caravelle 12 (il simbolo dell' "era glamour" dei jet)

- Partenavia/Piaggio P180 "Avanti" (peccato per il rumore un po' spetazzante, ma che linea e che performance)

- De Havilland Albatross (forse il più elegante quadrimotore della storia)

- Douglas C47 Skytrain (ellemaiuscolapostrofaeroplano se dovessimo presentarne "uno" ai marziani)

- Canadair CL415 (quando sta goffo sulle sue ruote a terra e non flotta)?

PS - AIUTINO... voglio una risposta ESATTA, eppure non mi interessa il DATO QUANTITATIVO... possibile?

[tristar]

Sfruttando l'aiutino, e anticipando che non ne ho la più pallida idea, potrei dire che la pressione esercitata sulla pista (il carico statico è una forza, è diverso, altrimenti si chiama carico ripartito) potrebbe essere piu o meno uguale per tutti i velivoli citati, perchè mi vien da pensare che l'area di contatto degli pneumatici sia più o meno proporzionale al peso. Anzi, facendo una "assurda" analogia con le biciclette, dove quelle da corsa, più leggere e con ruote più sottili hanno pressioni maggiori, la relazione precedente potrebbe adderittura essere di proporzionalità inversa.

[Valerio Ricciardi]

Sfruttando l'aiutino ... potrei dire che la pressione esercitata sulla pista (il carico statico è una forza, è diverso, altrimenti si chiama carico ripartito) potrebbe essere piu o meno uguale per tutti i velivoli citati

Non proprio: sul piano teorico potrebbe anche essere così, ma a condizione che tutti i velivoli citati avessero una caratteristica comune, cosa che viste le tipologie, masse ed epoche così variegate dubito proprio che abbiano...

perchè mi vien da pensare che l'area di contatto degli pneumatici sia più o meno proporzionale al peso.

Fuochino... proporzionale al peso, a parità di...?

[Mettiu]

Secondo me è tutto nel rapporto delle dimensioni dei pneumatici alle dimensioni e al peso dell'aereo.
Mi viene in mente un discorso analogo per le navi.. ovvero per non affondare devono sfruttare una superficie maggiore su cui appoggiarsi...

Quindi, pensando, per esempio al momento del touchdown di un aereo tutto il peso viene scaricato al suolo senza problemi per mezzo della grandezza dei pneumatici..


se ho detto boiate ovviamente potete prendere questo post come riferimento per deridermi

[tristar]

Sfruttando l'aiutino ... potrei dire che la pressione esercitata sulla pista (il carico statico è una forza, è diverso, altrimenti si chiama carico ripartito) potrebbe essere piu o meno uguale per tutti i velivoli citati

Non proprio: sul piano teorico potrebbe anche essere così, ma a condizione che tutti i velivoli citati avessero una caratteristica comune, cosa che viste le tipologie, masse ed epoche così variegate dubito proprio che abbiano...

perchè mi vien da pensare che l'area di contatto degli pneumatici sia più o meno proporzionale al peso.

Fuochino... proporzionale al peso, a parità di...?

non ho ben capito perchè hai svincolato le due parti, visto che erano parte di un unico concetto. Vedo di riformulare in modo più sintetico e forse più chiaro: la pressione che le ruote esercitano sulla pista è quella con la quale si gonfiano gli pneumatici (per semplice equilibrio alla traslazione verticale applicato alla parte di pneumatico a contatto con il suolo). Ora non so a che pressioni vengano gonfiati, ma penso che siano più o meno le stesse per un p180 o per un 727. Però è la stessa identica cosa che ho scritto prima, solo che davo per scontato l'equilibrio, nel senso che se l'area di contatto è proporzionale al peso (e ripeto che è una mia ipotesi, non so se sia effettivamente così), segue necessariamente che sono gonfiati alla stessa pressione e di conseguenza esercitano al suolo la stessa pressione.

[tartan]

Io so che per aumentare il carico massimo su alcune piste, bisognava ridurre la pressione nelle gomme.

[87Nemesis87]

posso provare anche io?

...allora la pressione è forza/superficie esposta no?

...se voglio non raggiungere una pressione massima che potrebbe compromettere l'integrità della pista, in teoria dovrei giocare con questi due fattori; quindi: aerei che hanno un peso maggiore , li dovrò dotare di una superficie di contatto del pneumatico maggiore per far abbassare la pressione ( magari aumentando anche il numero di ruote per carrello ), aerei con un peso modesto, mi basta anche mettere ruote con una superficie esposta minore....

quindi: con aerei di diverso peso, giocando con la loro superficie esposta di contatto posso ottenere la stessa pressione ( almeno a livello teorico )

...di quanto sono affondato nell'acqua?

[Valerio Ricciardi]

Ci avevate preso sostanzialmente tutti!

La risposta "perfetta" è:

«La pressione che le ruote esercitano sulla pista è quella con la quale si gonfiano gli pneumatici (per semplice equilibrio alla traslazione verticale applicato alla parte di pneumatico a contatto con il suolo)»

Non serviva una parola in più.
Poi vi siete un po' persi nei dettagli, ma come concetto non siete mai andati fuori strada.
Bravissimi tutti.
Infatti se una "enorme manona" ipotetica appoggia con garbo sulla pista un aereo, dal momento che esso poi se lo guardi vedi che rimane lì fermo senza né sprofondare nelle viscere della Terra, né essere respinto verso l'alto come se fosse stato su un tappeto elastico precaricato, vuol dire che la reazione vincolare del suolo sta equilibrando la forza peso esercitata sull'area di contatto fra il pneumatico e il suolo stesso.

Il pneumatico si deformerà fino ad acquisire un'area di impronta pari al peso esercitato su quel pneumatico, diviso la pressione di gonfiaggio in kg/cm2 del pneumatico stesso.

Va da sé, che la pressione delle gomme misurabile con un comune manometro ci darà perciò una idea assolutamente precisa della pressione esercitata al suolo da quell'aereo. E se potessimo misurare l'area di contatto di ogni pneumatico, sapendo la pressione di gonfiaggio delle gomme potremmo risalire con precisione al peso totale del velivolo, senza avere bilance di sorta.

E questa è la ragione per cui all'aumentare del peso totale, conviene aumentare anche il numero di ruote su cui ripartire il peso: ammesso che si potesse realizzare, un Antonov 225 Mirya che avesse un semplice carrello biciclo all'anteriore e due banali carrelli bicicli come principali, dovrebbe avere gli pneumatici gonfiati ad una pressione talmente alta che nessuna pista potrebbe sopportare un carico così concentrato.

[bracco]

Non vorrei complicare un thread che trovo divertente e intelligente , ma purtroppo penso che una pista non sia mai calcolata per un carico statico.
A logica (ma non ho mai progettato una pista aereonautica), direi che il calcolo va fatto per la sollecitazione dinamica puntuale di un aereo in atterraggio, ovvero a partire dalle componenti verticali, orizzontali e laterali determinate dall'energia cinetica del velivolo (che dipende dal peso a pieno carico in kg e dalla velocità in m/s (facendo il conto del salumiere diciamo 1/2x500.000x72^2= 1.296.000.000 J teorici per un A330) ripartite (di solito asimmetricamente) sulla superficie di appoggio delle ruote; il calcolo però è complicato da una serie di fattori: la portanza dell'aereo stesso, la dispersione di energia determinata dall'elasticità del pneumatico, il fatto che l'aereo non si appoggia "piatto" sulla pista, i carichi addizionali determinati dalla frenata, la frequenza di decolli ed atterraggi, ecc.... In + un pista a quelle sollecitazioni non è un corpo infinitamente rigido ma ha una notevole elasticità, entrano in gioco quindi anche altri tipi di tensione interna dovuti alla deformazione dei vari strati che compongono il manto. Esistono sia manuali appositi per il calcolo come l'APSDS ed il LEDFAA dell' U.S. Federal Aviation Administration, che peraltro sono ritenuti ormai poco adeguati agli aereomobili più recenti; i collaudi si fanno con macchine particolari che fanno cadere un peso da una certa altezza (sono peraltro le stesse che si usano per le autostrade). Lo spessore totale della pista adatta ad un B777 supera i 2 metri (!) che sono ovviamente molto più di quanto richiesto per il semplice carico statico.
Se parliamo invece di carichi statici ad aereo fermo è assolutamente corretto quello che dice Valerio e che io (ebbene sì, lo ammetto) non avrei saputo dire.....