L'anatomia di un velivolo "S.T.O.L."

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1 L'anatomia di un velivolo "S.T.O.L." Progettare un moderno aereo a decollo ed atterraggio corti "La forma asseconda la funzione" di Chris Heintz Grazie particolarmente all'aviazione, il mondo sembra oggi essere davvero diventato più piccolo. Questo ha creato in molti di noi un rinnovato interesse nel vedere cosa ci sta attorno, piuttosto che fiondarsi il più velocemente possibile verso una nuova destinazione. Ma se anche l'aviazione amatoriale certamente offre una scelta di aerei veloci e ad alte prestazioni, ciò che continua a spingere la maggioranza di noi al volo è il puro piacere e la libertà di poter pilotare il proprio aereo. Desideriamo pertanto un mezzo che possa offrire una buona velocità crociera, ma vogliamo anche essere in grado di vedere e visitare i luoghi che sorvoliamo. La popolarità di aerei come il Piper Cub è durata e si è accresciuta negli anni, non solo per motivi sentimentali, ma anche perché questi aerei sono davvero divertenti e semplici da pilotare e sono adatti all'uso "fuori campo" (la maggioranza degli aerei classici è stata progettata quando le piste preparate erano ancora rare). D'ogni modo, a causa della loro età, molti di questi vecchi modelli non offrono quelle innovazioni che la maggioranza dei piloti dà per scontata, come l'impianto elettrico, i sedili affiancati, la costruzione completamente metallica, la ruota anteriore sterzante, ecc. Ed ovviamente gli aerei d'epoca stanno diventando rari e necessitano di molta manutenzione, anche solo per mantenerli in condizioni di volare. Per la maggioranza dei piloti amatoriali, essere in volo già costituisce la massima soddisfazione, pertanto il piacere sta nel disporre di un aereo che sia facile e divertente da pilotare, che sia comodo ed offra una buona visibilità ed abbia dei bassi costi d'esercizio (a chi interessano i chilometri per litro di carburante? Ciò che importa sono costi orari veramente bassi!). Quando si fa della navigazione, il percorso è almeno importante quanto l'arrivare a destinazione. Un aereo S.T.O.L. (short take-off and landing) può raggiungere un maggior numero di destinazioni, specie in aree remote, dove qualsiasi parte di terreno vagamente idonea può costituire la pista d'atterraggio (ma questa è anche un'importante caratteristica di sicurezza). Inoltre, la possibilità di montare dei galleggianti anfibi può aggiungere la capacità di operare dall'acqua. Ed ancora, solo con uno STOL è davvero possibile (almeno per chi se lo può permettere) decollare dal giardino di casa! Così come i fuoristrada (SUV - sport utility vehicles) sono diventati così popolari in campo automobilistico, molti piloti amatoriali desiderano oggi un mezzo che offra un'ampia gamma di utilizzo. Gli ultraleggeri elementari (tubi-tela) costituiscono già una via semplice ed economica per provare le prestazioni STOL e la stessa popolarità di questi mezzi e di altri aerei leggeri realizzabili da kit ha dimostrato che esiste una richiesta per un tipo di volo "basso e lento". Per la loro stessa definizione, gli ultraleggeri hanno purtroppo molte limitazioni, ad esempio in termini di velocità di crociera, capacità di carico ed operatività con il vento al traverso, per citarne solo alcune.

2 Al giorno d'oggi, basandosi sull'esperienza accumulata lungo un secolo riguardo all'aerodinamica, alle resistenze strutturali ed alle loro relazioni con l'aero-elasticità (flutter), all'ergonomia e con il costante sviluppo di motori moderni, efficienti, affidabili e leggeri è relativamente semplice, per quasi chiunque si dimostri interessato alla materia, progettare un aeroplano leggero in grado di trasportare due o quattro persone. In qualità di ingegnere e progettista professionale di aerei leggeri, io ho fatto proprio questo, diciamo... già un bel po' di volte. A metà degli anni '80 ho deciso di progettare un aereo leggero realizzabile da kit che combinasse i vantaggi di un ultraleggero con le caratteristiche di un "vero" aeroplano moderno. Pertanto ho ideato il CH-701, un mezzo che doveva essere in grado di offrire prestazioni eccezionali su campi corti e non preparati, un'accettabile velocità in crociera, buona tolleranza al vento al traverso, eccellente visibilità, una comoda cabina a sedili affiancati ed una durevole struttura completamente metallica, facile da costruire e mantenere. Il progetto del CH-701ha ottenuto un buon successo (ne volano più di 400 esemplari) ed in seguito ho anche realizzato una versione a 4 posti, il CH-801 (presentato nel 1998). I miei velivoli STOL sono stati spesso considerati "brutti" per il loro aspetto poco convenzionale. D'ogni modo, se è vero che la forma asseconda la funzione, la particolarità delle linee esprime l'intrinseca bellezza di questi aerei, con le loro caratteristiche progettuali ed aerodinamiche interessanti, singolari ed altamente efficaci. Si fornisce di seguito una sintetica spiegazione dei concetti progettuali di base su cui mi sono basato nella realizzazione dei miei aerei STOL. POTENZA Sovra-potenziare un aereo esistente è il modo più semplice per ottenere delle prestazioni di decollo corto (con una potenza sufficiente, qualsiasi oggetto può staccarsi velocemente da terra!). Ma un motore potente richiede molto carburante per una autonomia soddisfacente. Inoltre questo è il modo più costoso, pesante ed inefficiente di ottenere delle prestazioni STOL ed ancora non è in grado di assicurare buone prestazioni di volo lento o di carico, a causa appunto del motore più pesante e/o della maggior quantità di carburante che è necessario imbarcare. L'esperienza mi dice che sono necessari da 60 a 100 cavalli per un biposto e per un quadriposto che possa caricare 400 Kg. Essendo un progettista e costruttore di aerei, ma non di motori, i miei modelli sono realizzati attorno a motori esistenti e di facile reperimento. Per maggiore flessibilità e per mantenere i costi bassi, un aereo in kit deve essere progettato per accogliere differenti tipi di motore, in modo che i proprietari possano scegliere fra i vari propulsori disponibili sul mercato. ALA In pratica, un aereo S.T.O.L. deve essere in grado di poter volare a velocità molto basse, ma al tempo stesso deve offrire prestazioni di crociera accettabili. La grande sfida successiva è dunque quella di progettare un'ala con un elevato coefficiente di portanza, in modo che la superficie alare sia ridotta, mentre le velocità di decollo ed atterraggio siano le più basse possibili. Ali relativamente corte rendono l'aereo più maneggevole in rullaggio, specie quando si opera da superfici non preparate ed in presenza di ostacoli, inoltre

3 richiedono minor spazio per l'hangaraggio, pur essendo più facili da costruire e più robuste (meno peso ed apertura alare da sostenere). Lo stallo dell'ala avviene al valore massimo del coefficiente di portanza di un profilo, quando il flusso dell'aria non può più fluire attorno al bordo d'attacco e si sèpara quindi dalla superficie superiore dell'ala. Figura 1 - Profilo alare allo stallo Per ritardare lo stallo ad un coefficiente di portanza più elevato, molti aerei sono muniti di flaps (sul bordo d'uscita dell'ala) ma pochi modelli utilizzano gli "slats" (od ipersostentatori) sul bordo d'attacco per diminuire ulteriormente la velocità di stallo. Il seguente diagramma illustra come l'uso dei flaps e degli slats incrementi il coefficiente di portanza di un'ala.

4 Figura 2 - Coefficiente di portanza vs angolo d'attacco del profilo alare Il coefficiente di portanza può pertanto essere efficacemente raddoppiato con mezzi relativamente semplici (flaps e slats) se utilizzati su tutta l'apertura dell'ala. SLATS DEL BORDO D'ATTACCO Gli ipersostentatori prevengono lo stallo fino a circa 30 gradi di incidenza (angolo d'attacco) raccogliendo molta aria da sotto, dove la fessura è ampia (Figura 3), accelerandola nella fessura a forma di camino (effetto Venturi) e soffiando quest'aria tangenzialmente sulla superficie superiore dell'ala attraverso la fessura superiore che è molto più stretta. Questo "tira" l'aria attorno al bordo d'attacco, in modo da prevenire lo stallo fino ad un angolo di incidenza ed un coefficiente di portanza maggiori. Lo svantaggio dell'ipersostentatore del bordo d'attacco è che per accelerare l'aria nella fessura richiede energia, il che significa una maggiore resistenza. Siccome la portanza elevata è necessaria solo nel volo lento (decollo, salita iniziale, avvicinamento finale ed atterraggio) la tentazione per il progettista è di utilizzare un sistema retrattile che si chiuda a velocità più elevate per ridurre appunto la resistenza. Figura 3 - Ipersostentatori (slats) del bordo d'attacco dell'ala Questo può essere ottenuto in modi differenti: gli slats possono essere montati su guide scorrevoli, in modo che, ad elevati angoli d'incidenza, vengano automaticamente estratti dal flusso dell'aria attorno al bordo d'attacco, mentre in crociera (ad incidenze inferiori) siano automaticamente retratti. Questo è un sistema relativamente semplice e non impegnativo da progettare, ma possiede un grosso svantaggio: in aria turbolenta potrebbe estendersi lo slat di un'ala soltanto, mentre l'altro rimane chiuso, creando così un potenziale serio problema per il pilota, che dovrà applicare tutto l'alettone per mantenere l'aereo livellato...! In effetti, il sistema sicuro è quello di connettere meccanicamente lo slat destro con il sinistro, per prevenire l'estensione asimmetrica. D'ogni modo, creare questa installazione è gravoso ed assai più complesso. Il guadagno di efficienza deve essere molto significativo per compensare l'incremento di peso del sistema, per non parlare del peso e della complessità dell'impianto.

5 Figura 4 - Portanza dell'ipersostentatore (slat) fisso del bordo d'attacco vs resistenza Ma c'è una semplice soluzione: l'entità dell'aumento di resistenza indotto dalle fessure dipende dalla quantità d'aria che le attraversa in tutto l'inviluppo del volo. Nella configurazione di decollo ed atterraggio si desidera ottenere il massimo della portanza e durante la crociera il minimo della resistenza. Durante la crociera, equilibrando la pressione sull'intradosso e l'estradosso dell'ala al bordo d'attacco (dove si trova lo slat), non vi è alcun flusso d'aria attraverso la fessura, pertanto nessuna perdita di energia o incremento di resistenza. Questo equilibrio delle pressioni è facilmente ottenuto in configurazione di crociera con una leggera deflessione in alto del flap al bordo d'uscita. La Figura 4 illustra il coefficiente di portanza e di resistenza di questo progetto d'ala. L'illustrazione mostra chiaramente quanto l'ala con flaps e slats sia la soluzione ideale per il volo lento, dove c'è bisogno di molta portanza e sia anche meno penalizzata dalla resistenza in crociera. E' un'ala leggera, senza parti meccaniche in movimento associate con gli ipersostentatori del bordo d'attacco. Un inconveniente di rilievo è la scarsa escursione di velocità con bassa resistenza, che significa una ristretta gamma di velocità di crociera economica, ma la configurazione globale costituisce la migliore ala per un velivolo S.T.O.L. Pertanto, ho scelto questa configurazione a slat fisso per il biposto CH-701 e per il nuovo quadriposto CH-801. L'ala è leggera, ma ciononostante assicura un coefficiente di portanza molto elevato, rendendola una soluzione molto affidabile, semplice ed economica per questi due modelli. Ho anche utilizzato una corda alare relativamente spessa su questi modelli, sempre per ottenere una maggiore portanza. La corda alare spessa, associata ad un'apertura

6 relativamente corta, fornisce anche una notevole robustezza con basso peso. Con la corda costante (invece che rastremata), l'ala è anche facile da costruire ed assemblare. Estremità dell'ala Da molto tempo sono convinto che la maggioranza degli aerei leggeri dovrebbe utilizzare le estremità alari tipo Hoerner, in quanto incrementano l'apertura alare efficace da 20 a più di 30 cm, senza alcun ulteriore aumento di peso. Come tutti sappiamo, la pressione è inferiore sull'estradosso dell'ala e maggiore sull'intradosso ed e questa differenza di pressione a creare la portanza che permette il volo. Verso l'estremità esterna dell'ala, l'elevata pressione dell'intradosso "percepisce" che la pressione sull'estradosso è inferiore, appena sopra la tip e "vuole" quindi risalire per equilibrare il sistema, creando pertanto un flusso secondario verso l'esterno. Quest'ultimo genera un vortice oltre l'ala, come qui sotto illustrato. Figura 5 - Vortici dell'estremità alare Con una tip alare arrotondata o squadrata, il vortice è centrato attorno all'estremità dell'ala, come mostrato sopra. Con tips alari ripiegate in alto od in basso, il vortice è ulteriormente sospinto verso l'esterno. Tips ripiegate in basso sono spesso presenti sui velivoli STOL, ma creano una penalizzazione di peso, in quando devono essere materialmente aggiunte alla struttura dell'ala.

7 Figura 6 - Estremità alari rialzate od abbassate Se l'estremità dell'ala è tagliata ad un angolo di 45, con un piccolo raggio inferiormente ed un angolo superiore relativamente affilato, l'aria del flusso secondario segue lo spigolo inferiore arrotondato, ma non può circondare lo spigolo superiore affilato ed è pertanto spinta verso l'esterno. Figura 7 - Estremità alari di tipo Hoerner Le prestazioni dell'aereo dipendono dalla distanza fra il centro dei vortici delle due estremità alari (l'apertura alare efficace), e non dalla attuale apertura geometrica. Le estremità di tipo Hoerner assicurano la più ampia apertura efficace per una data apertura geometrica od un dato peso dell'ala. CONTROLLI Siccome un velivolo S.T.O.L. può volare a velocità molto basse ed è progettato per operare da aree non preparate (spesso con ostacoli), il controllo dell'aereo a basse velocità risulta essenziale. Questo è un aspetto che ho rilevato essere carente in molti progetti di velivoli ad elevata portanza. Mentre molti di questi aerei dispongono di una bassa velocità di stallo, i piloti devono farli volare a velocità molto più elevate per mantenerne il controllo. Flaps, Alettoni e Flaperoni Per questa ragione si utilizzano alettoni "full span" che fungono anche da flaps "full span", detti "flaperoni". L'estensione "full span" assicura ai flaps la massima portanza su tutta l'ala

8 ed agli alettoni il controllo sull'asse di rollio con un peso ridotto, in quanto entrambe le funzioni sono condivise dalla stessa superficie di controllo, appunto il flaperone, dotato di un semplice controllo di "mixer". Tutti sappiamo che, in prossimità della superficie dell'ala, l'aria viene rallentata dall'attrito. Questo strato d'aria rallentata viene definito "strato limite" e diviene più spesso man mano che ci si sposta dal bordo d'attacco verso quello d'uscita. Un altro fattore è detto "effetto Reynolds", ovvero, più si vola lenti, più spesso diventa lo strato limite. L'attrito e l'effetto Reynolds concorrono a formare uno strato limite spesso poco meno di 1,5 cm verso la parte posteriore di un'ala con corda di 1,2-1,5 m, progettata per volare a basse velocità. Un flap od un alettone convenzionale avrebbero pertanto una deflessione iniziale di 1 o 2 gradi con efficacia di controllo molto bassa, poiché avviene all'interno dello strato limite, aerodinamicamente non molto attivo. Per evitare questa perdita di controllabilità, il flaperone può essere progettato come una piccola ala separata che si muove al di fuori dello strato limite e della scia dell'ala. Inoltre, questo sistema di flaperoni (spesso definito di tipo "Junker") risulta efficace anche ad elevati angoli d'attacco, poiché è posizionato sotto l'ala, pertanto continua ad essere investito da aria "fresca" e non disturbata anche quando l'ala si trova ad angoli d'attacco estremi (vedi Figura 8). Piani di coda orizzontali Figura 8 - Lo strato limite Inoltre, siccome un'ala ad alta portanza è progettata per volare ad angoli d'attacco insolitamente elevati (30 gradi, a confronto dei gradi di un'ala convenzionale), per raggiungere quest'angolo così alto è necessario spingere in basso la coda molto di più che con un'ala convenzionale. A meno di costruire dei piani di coda orizzontali molto grandi, la coda deve disporre di una considerevole deportanza (coefficiente negativo di portanza). Questo scopo si raggiunge in primo luogo con uno stabilizzatore a profilo invertito e secondariamente con un "Venturi virtuale". Lasciatemi spiegare: dal punto di vista aerodinamico sappiamo che un tubo Venturi fornisce bassa pressione ed alta velocità alla sua sezione più ristretta, come illustrato nella Figura 9.

9 Figura 9, 10 ed 11 - Effetto Venturi La maggiore velocità farà superare la tendenza alla separazione quando il flusso viene deflesso. Sappiamo anche che quando abbiamo un "mezzo Venturi" (Figura 10) il flusso dell'aria crea un'immagine a specchio e segue il principio di un Venturi completo (Figura 11), pertanto la velocità incrementata dall'effetto Venturi segue il piano di coda orizzontale anche quando deflesso nella posizione abbassata del bordo d'attacco (ovvero l'effetto Venturi virtuale). Timone Nei miei progetti S.T.O.L., ho utilizzato lo stesso piano di coda verticale integrale che avevo già usato in alcuni modelli precedenti, poiché in grado di offrire delle eccezionali prestazioni con il vento al traverso. In un modello STOL, quando il vento al traverso ha una velocità maggiore di quella di stallo dell'aereo (cosa che può realmente accadere) è possibile puntare l'aereo verso il vento e letteralmente decollare in verticale (anche utilizzando la pista nella sua larghezza)! Un altro vantaggio del timone integrale è costituito dalle minori dimensioni rispetto alla struttura convenzionale di deriva e timone separati. Pertanto è più leggero ed essendo costituito da un pezzo unico, è più facile da costruire. Inoltre garantisce eccellenti capacità di ripresa dalla vite in quanto la parte mobile (timone) è ha una superficie maggiore. Il timone stesso è costituito da un profilo simmetrico (e non solo una superficie piatta), il che aiuta a a renderlo efficace e responsivo anche alle velocità più basse. Le ali dei modelli S.T.O.L. diventano più sottili alla radice per lasciare che aria non disturbata possa fluire dall'elica verso i piani di coda. La posizione della coda al di sopra della fusoliera, che riceve aria direttamente dall'elica, garantisce un controllo efficiente e responsivo degli impennaggi, a confronto della risposta pigra fornita da una configurazione convenzionale nel volo lento. Decollo ed atterraggio corti Per ottenere al meglio le prestazioni di decollo corto, l'elevato angolo d'attacco dell'ala deve essere raggiunto già a terra o d'ogni modo molto vicino al suolo, pertanto anche la configurazione generale dell'aereo deve permettere questi elevati angoli d'attacco. Questo lo si può ottenere tenendo il muso alto se si utilizza un carrello principale con gambe molto

10 lunghe in una configurazione a biciclo, oppure alzando la parte posteriore della fusoliera, in una configurazione a triciclo. Figura 12 - Configurazioni del carrello d'atterraggio Nella configurazione a biciclo, a terra tutta la cabina risulta goffamente inclinata all'indietro e le lunghe gambe del carrello stanno a significare quanto la struttura possa risultare debole o pesante. La cabina inclinata ed il carrello alto rendono difficile l'accesso alla cabina, specialmente per i passeggeri o per il carico di materiali e possono limitare severamente a terra la visibilità del pilota verso l'avanti, sia nel decollo che nell'atterraggio. Figura 13 - Inclinazione del pavimento della cabina La maggioranza dei piloti si trova oggi a maggior agio (e sicurezza) con una configurazione a triciclo, in quanto pressoché tutti i velivoli da addestramento sono tricicli. Un carrello triciclo è molto stabile al suolo, dove invece un biciclo non lo è, necessitando continue correzioni nel controllo, specialmente con il vento al traverso. I premi delle assicurazioni riflettono bene queste differenze. In una configurazione a carrello triciclo, l'ala si trova ad un angolo d'attacco neutro mentre l'aereo si trova a terra, contrariamente ad un biciclo che invece a terra si trova al maggior angolo d'incidenza (vedi Figura 12). I velivoli bicicli sono pertanto molto più suscettibili al vento durante il rullaggio, od anche quando sono parcheggiati all'esterno, luogo dove l'aereo passa la maggior parte della sua vita, se non viene hangarato. Nonostante i molti vantaggi di un carrello triciclo, molti vecchi modelli, come anche molti moderni velivoli S.T.O.L., utilizzano una configurazione a biciclo. Le ragioni di questo sono che un tempo non esisteva la tecnologia e l'esperienza per costruire un carrello anteriore leggero e robusto. Oggi invece molti progettisti hanno scarsa dimestichezza, od interesse, nella struttura dei carrelli d'atterraggio.

11 Le operazioni "fuori-campo" impongono che un velivolo S.T.O.L. debba avere un carrello robusto e dal facile perdono. I carrelli sembrano costituire un vero "tallone d'achille" per molti modelli di aeroplano leggero, fatto che ne consiglia l'utilizzo solo da piste preparate, nonostante la loro capacità di decollare ed atterrare in spazi brevi. Figura 14 - Carrello d'atterraggio Nei miei modelli S.T.O.L., ho utilizzato per il carrello principale una balestra a doppio sbalzo in un pezzo unico. Anche se non è il sistema di carrello più leggero che si possa immaginare, garantisce delle eccellenti prestazioni "fuori campo", quando combinato con pneumatici di larga sezione. Inoltre è molto durevole, semplice e non necessita virtualmente di alcuna manutenzione. La gamba del carrello anteriore è sterzante, con collegamento diretto ai pedali del timone ed utilizza un unico elastico robusto come ammortizzatore. Il CH-801 utilizza il carrello anteriore dello Zenith CH-2000, il mio modello

12 di addestratore certificato. Le ruote principali sono inoltre munite di freni a disco idraulici separati, azionati a pedale, che garantiscono una eccezionale manovrabilità a terra. L'esperienza ha mostrato che questo tipo di carrello ben si adatta alle operazioni da campi in erba, anche per i piloti meno esperti. Il lavoro del carrello anteriore viene minimizzato, alleggerendo il carico con opportune azioni sull'elevatore, che sono particolarmente efficaci sui miei modelli S.T.O.L. FUSOLIERA La cabina rettangolare offre il massimo dello spazio utile per gli occupanti e l'eventuale carico. La cabina del quadriposto CH-801 è abbastanza lunga da ospitare una barella lungo il lato destro dell'aereo, sopra al sedile del co-pilota ripiegato, lasciando ancora spazio adeguato per il pilota e per un passeggero. Alternativamente, due fusti da 200 litri possono essere ospitati nella parte posteriore della cabina. Ovviamente, per chi utilizza il CH-801 come aereo "fuori-strada" c'è all'interno spazio sufficiente per campeggiare in due ed ulteriore spazio per un bagaglio sufficiente anche per lunghe tratte. Il biposto CH-701 è sorprendentemente ampio per un aereo delle sue dimensioni e peso. Le ampie porte consentono un facile accesso alla cabina per i passeggeri od i carichi voluminosi e l'aereo può essere utilizzato senza porte per il massimo della visibilità e la sensazione di aria aperta. Anche se non è il massimo dell'estetica, la fusoliera squadrata è molto facile da costruire ed aiuta a fornire una buona stabilità sull'asse di imbardata e resistenza all'ingresso in vite, a causa delle fiancate piatte con spigoli netti. CABINA / VISIBILITA' La visibilità del pilota e dei passeggeri costituisce un elemento importante nell'ideazione di un aereo e viene sovente sottovalutata dai progettisti. La buona visibilità è particolarmente importante in un velivolo S.T.O.L., in cui il pilota deve essere in grado di individuare gli ostacoli nelle operazioni "fuori-campo". Anche i passeggeri hanno bisogno di una buona visibilità, per approfittare del volo "basso e lento", non si accontentano di un piccolo oblò come quello di un aereo di linea. Mentre una cabina aperta offre una visibilità illimitata, insetti, vento ed aria fredda impongono che la cabina di un aereo moderno sia chiusa, per mantenere quel minimo di comodità a cui siamo abituati. Una cabina chiusa permette anche una buona ventilazione o riscaldamento, proteggendo gli strumenti ed il bagaglio. Le ampie porte permettono un facile accesso alla cabina e possono comunque essere rimosse per una migliore visibilità e "ventilazione". La configurazione ad ala alta fornisce una migliore visibilità verso il basso, per apprezzare la vista offerta dal volo basso e lento ed offre al pilota la visibilità necessaria per operare in sicurezza da zone non preparate, consentendo di individuare ed evitare gli ostacoli. Sui miei modelli S.T.O.L., ho utilizzato una posizione dell'ala al di sopra della cabina. Questa configurazione rende massima la visibilità per un velivolo ad ala alta. La visibilità orizzontale viene aumentata nel portare l'ala al di sopra della testa del pilota e la visibilità verso l'alto si ottiene diminuendo lo spessore dell'ala alla radice, nel punto in cui si

13 congiunge con la cabina. In questo modo il soffitto della cabina può essere completamente finestrato. La visione del cielo incrementa ulteriormente la visibilità del pilota di un aereo ad elevata manovrabilità. Figura 15 - Visibilità La radice alare rastremata e la finestratura superiore ofrono una buona visibilità in virata. Il disegno dell'ala riduce l'area frontale nel flusso dell'elica per aumentare le prestazioni ed inoltre fornisce il flusso dell'elica ai piani di coda per migliorare il controllo nel volo lento. I benefici aggiunti di quest'ala rastremata sopra la cabina sono la visibilità e la riduzione dell'area frontale, che significa minor resistenza (un aereo più veloce con lo stessa quantità di potenza) ed un eccellente controllo alle basse velocità, poiché l'aria può fluire indisturbata dall'elica verso la coda. Come nella maggioranza degli aerei moderni, ho scelto la configurazione a posti affiancati, per migliorare la comodità del pilota e del passeggero. Inoltre, la cabina è progettata ergonomicamente in funzione della produttività, del comfort e della flessibilità del pilotaggio. L'interno della cabina dei CH-801 è progettata per ospitare comodamente quattro adulti di taglia generosa ed al tempo stesso essere facilmente convertibile per le applicazioni "cargo". Le ampie porte permettono un agevole accesso alla cabina da entrambe i lati. I sedili anteriori regolabili si piegano per facilitare l'accesso ai sedili posteriori od al piano di carico. Prevedendo i vari tipo di utilizzo, la zona dei sedili posteriori può essere convertita per l'utilizzo "cargo" (ad esempio fusti da 200 litri), oppure la cabina può essere configurata come cuccetta (paziente su una barella) al di sopra dei sedili di destra, con il pilota al suo posto abituale ed un medico od un'infermiera sul sedile posteriore sinistro. I piloti amatoriali possono letteralmente usare il CH-801 alla stregua di un camper. Resistenza della struttura completamente metallica

14 Gli aerei da "fuori-campo" devono essere robusti, affidabili e semplici da mantenere. La manutenzione sul campo assume un nuovo significato, se è il pilota stesso che deve essere in grado di effettuarla nei suoi aspetti di base, oltre a far fronte ad eventuali piccole riparazioni. Sia il CH-701 che il CH-801 sono costruiti completamente in metallo. Personalmente ho più di 30 anni di esperienza nella progettazione e costruzione di aerei metallici e si dispone oggi di un'esperienza di più di 60 anni nell'industria delle costruzioni a "semiscocca" lavorante. Lungi dall'essere obsolete, le costruzioni metalliche (in lega d'alluminio) continuano a dominare le scelte dei costruttori. Le leghe d'alluminio garantiscono i seguenti vantaggi: Concordanza fra basso peso ed elevata alta resistenza; Resistenza alla corrosione, particolarmente con le nuove leghe ed i moderni impregnanti (primers); Basso costo e facile reperimento; Resistenza ben conosciuta, anche all'esposizione al sole ed all'umidità; Disponibilità di una grande quantità di dati empirici sulle loro proprietà; Facilità nella lavorazione: procedure produttive e necessità di attrezzi semplici; non indispensabile la lavorazione in ambienti a temperatura controllata e privi di polvere, come accade con i compositi. I moderni rivetti ciechi hanno notevolmente semplificato la costruzione di aerei metallici in kit; Sono malleabili e possono essere foggiate in molte forme, quasi senza alcun limite; Non pericolose per l'ambiente, nessun problema di tossicità nella lavorazione; riciclabili; Facili da ispezionare: i difetti di costruzione e dei materiali sono facilmente rilevati, come le parti difettose o danneggiate: Semplici da riparare: i rivetti possono essere facilmente rimossi per sostituire parti o sezioni danneggiate. Le parti individuali possono essere cambiate senza dover sostituire o ricostruire parti intere della struttura. Pertanto, le costruzioni in lega d'alluminio offrono la miglior struttura per un aereo da "fuori-campo": 1) Adatte ad essere tenuto all'aperto; 2) Durevoli e robuste e 3) Agevoli da ispezionare, facile manutenzione anche in condizioni disagiate. Ad esempio, una qualsiasi "pezza" metallica può essere facilmente rivettata su di un'area danneggiata in modo da poter riportare l'aereo in volo alla base. Un aereo ben progettato costituito da fogli metallici offre inoltre una superiore resistenza agli urti, in quanto l'energia dinamica viene assorbita dal progressivo collassamento (deformazione) della struttura, invece di scheggiarsi e frantumarsi nell'impatto. Il carrello dei miei velivoli S.T.O.L. assorbe una notevole quantità d'energia, quindi necessita di altrettanta energia per restituire quella immagazzinata. Pertanto la struttura inizia a piegarsi, affossarsi o torcersi solo con l'applicazione di forze ben superiori. La robusta struttura della cabina protegge gli occupanti anche in caso di capottamento, peraltro improbabile in un triciclo, in cui le ali, posizionate un po' più in alto della testa degli occupanti, assorbono l'energia dell'impatto. Un altro importante vantaggio, spesso sottostimato, è l'intrinseca protezione dai fulmini offerta dalla struttura metallica. In qualità di ingegnere aeronautico, è facile per me progettare un aereo complesso, ma molto più avvincente idearne uno semplice. Un aereo in kit di successo deve essere relativamente semplice nella costruzione, nell'assemblaggio e nelle installazioni. Un

15 modello semplice non solo è più facile ed affidabile da costruire, ma può essere costruito al meglio anche dal costruttore amatoriale, essendovi minore possibilità di errori o scarsa manualità. Con un progetto semplice, il tempo di costruzione sarà inferiore e sarà necessaria una minor quantità di attrezzi e di capacità per assemblare l'insieme. Questo porta ad un maggior numero di modelli completati, rispetto ad aerei più complessi. Inoltre, una volta terminati, questi aerei saranno più facili sia nell'utilizzo che nella manutenzione. La semplicità dei sistemi aumenta l'affidabilità e riduce l'impegno per il pilota. Con un'esperienza di 24 anni nella progettazione e nella realizzazione degli aerei in kit per i costruttori amatoriali, abbiamo imparato a sviluppare velivoli specificatamente dedicati a questa clientela, offrendo kits completi che siano veloci e facili da costruire, con il minimo di capacità ed attrezzatura. Se dunque la forma asseconda la funzione, i miei due modelli S.TO.L. possiedono un'intrinseca bellezza, più che meramente estetica, una volta comprese le caratteristiche aerodinamiche e costruttive tipiche di questi progetti e che li rende aeroplani altamente efficienti nel decollo ed atterraggio corti, semplici da costruire e mantenere e dotati di eccellente durevolezza e flessibilità. Il CH-701 offre delle ottime prestazioni nell'utilizzo "fuori-campo" come biposto leggero e molto economico, dal pilotaggio facile e divertente, mentre il nuovo CH-801 è un vero fuoristrada dell'aria, con il suoi 400 Kg di carico utile. Ripresa reale di un decollo corto In qualità di progettista, è per me veramente appagante vedere come i miei progetti siano stati realizzati in tutto il mondo ed utilizzati per missioni o lavoro di soccorso in aree remote. D'altro canto è altrettanto piacevole sentirmi dire, come mi scritto un pilota amatoriale, che l'aereo "decolla come un tappo da una bottiglia di champagne!"