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ⓘ Ala obliqua




Ala obliqua
                                     

ⓘ Ala obliqua

L ala obliqua è un particolare tipo di ala a freccia variabile. Un aeroplano dotato di ala obliqua possiede un meccanismo in grado di ruotare lintera ala intorno ad un punto della fusoliera, in modo che una delle due semiali abbia un angolo di freccia positivo e laltra abbia un angolo di freccia negativo.

Variando in questo modo langolo di freccia è possibile diminuire la resistenza indotta nel volo ad alte velocità utilizzando un elevato angolo di rotazione senza sacrificare le prestazioni a bassa velocità utilizzando per il volo subsonico un angolo pari o vicino a zero. Su un aereo di questo tipo una semiala ruota solo in una direzione, vale a dire che le due semiali possono variare il loro angolo di freccia solo da zero ad un determinato valore e da quel valore nuovamente a zero.

                                     

1. Storia

Il concetto di ala obliqua è stato sviluppato indipendentemente da vari progettisti. I primi esempi di progetti di aerei ad ala obliqua sono stati sviluppati alla fine della seconda guerra mondiale per gli aerei tedeschi Blohm & Voss P.202 e Messerschmitt P.1109 da Richard Vogt che in seguito ha lavorato anche per gli Stati Uniti dAmerica.

I primi studi pratici sono condotti da Robert T. Jones, ingegnere aeronautico dellAmes Research Center della NASA presso il Moffett Federal Airfield in California.

Gli studi analitici le prove nella galleria del vento svolti da Jones mostravano che un aereo di dimensioni utili dotato di ali a geometria variabile che volasse a velocità fino a Mach 1.4 avrebbe avuto prestazioni sostanzialmente migliori di un aereo dotato di una geometria alare più convenzionale.

Fino ad ora solo un aereo, il NASA AD-1, è stato costruito per sviluppare questo concetto. Ha effettuato vari voli di prova tra il 1979 ed il 1982.

                                     

2. Teoria

Lidea generale dietro la progettazione di un aereo ad ala obliqua ed in generale dietro al principio di ala a freccia variabile è avere un aereo che abbia alte prestazioni sia a bassi valori di velocità che a valori vicini o superiori a quelli del suono.

Dal momento che in questi due regimi di volo la resistenza aerodinamica è dominata da componenti diverse al variare della velocità, progettare unala che si comporti in maniera efficiente in tutte le condizioni è problematico.

A basse velocità la resistenza indotta dovuta alla formazione di vortici alle estremità alari è la componente dominante della resistenza aerodinamica, che è maggiore al diminuire della velocità ed è quindi particolarmente elevata alle velocità di decollo o atterraggio. In questo regime di volo è però necessario avere una elevata superficie alare e ampie superfici di controllo per avere una buona portanza e buona manovrabilità. Un modo per coniugare unampia superficie alare ed una bassa resistenza indotta è aumentare lallungamento alare, ed è la soluzione di solito adottata per gli alianti, che hanno ali sottili ed allungate.

A velocità vicine a quella del suono ed a velocità superiori diventa invece dominante la resistenza donda. Per minimizzarla sarebbe necessario avere ali corte e ad elevato angolo di freccia, ma queste risulterebbero poco efficienti a basse velocità.

Per questo motivo è stata da tempo sviluppata lala a geometria variabile, che può variare il suo angolo di freccia da valori prossimi allo zero per il volo a bassa velocità a valori elevati per il volo ad alta velocità.

Unala obliqua avrebbe prestazioni migliori di unala in cui entrambe le semiali abbiano lo stesso angolo di freccia, in quanto gli studi finora svolti dimostrano che questa soluzione riduce di molto la resistenza donda. Un velivolo ad ala obliqua potrebbe quindi avere una minor resistenza a bassa velocità, a cui si accompagna un minor consumo di carburante e quindi un raggio dazione maggiore a parità di prestazioni.

Unala con questa struttura sarebbe anche più solida, perché il baricentro dellala e la portanza si troverebbero sempre allineati, senza genere quindi sforzi che possano deformare lala. Unala a freccia variabile infatti è sottoposta ad una forza di torsione proporzionale allangolo di freccia.

Lo svantaggio principale che ha evitato lintroduzione delle ali oblique è il complesso comportamento aerodinamico, che rende complessa la progettazione e la gestione del volo fino allintroduzione di metodi di calcolo avanzati e di efficienti sistemi di volo servoassistito.

In teoria, comunque, luso di aerei ad ali oblique potrebbero migliorare drasticamente il trasporto aereo commerciale, riducendo i consumi ed i costi e diminuendo la rumorosità nelle vicinanze degli aeroporti.

                                     

3. Le ricerche della NASA

Sono state svolte ricerche per applicare il principio dellala obliqua ad un aereo di linea transcontinentale. Il centro di ricerca NASA della base di Ames ha svolto studi preliminari per la costruzione di un aereo di linea supersonico da 500 posti con ala obliqua nel 1991. A seguito di questi studi è stato costruito un piccolo dimostratore radiocomandato, con unapertura alare di 6.1 metri. Ha volato una volta sola per quattro minuti nel maggio del 1994, ma ha comunque dimostrato la possibilità di volo stabile con unala obliqua con angoli da 35 a 50 gradi. Nonostante il successo, il NASA High Speed Research program programma di ricerca sulle alte velocità ed i futuri studi sulle ali oblique sono stati cancellati.

                                     

4. Il progetto DARPA

La statunitense DARPA Defence Advanced Research Projects Agency ha stipulato con la Northrop Grumman un contratto da 10.3 milioni di dollari per gli studi preliminari per un aereo ad ala volante basato sullala obliqua. Il progetto è conosciuto come Switchblade, traducibile letteralmente come coltello a scatto.

Il programma mira alla produzione di dimostratore tecnologico per esplorare le varie sfide che un progetto così radicalmente nuovo presenta. Laereo proposto sarà unala volante pura, ovvero un aereo privo di piano di coda o fusoliera. Lala sarà di tipo obliquo. Questa configurazione dovrebbe dare una combinazione di alte velocità, lungo raggio e lunga vita. In programma si svolgerà in due fasi. Nella prima fase verranno esplorati gli aspetti teorici per sviluppare un design concettuale. Nella fase due prevede la progettazione, la realizzazione ed il test di volo di un aereo sperimentale. Il risultato sarà un insieme di dati da utilizzare nello sviluppo di futuri progetti analoghi. Sono stati attualmente terminati i test in galleria del vento, ed il progetto è apparso essere "utilizzabile e robusto".