Tipologie e caratteristiche strutturali. Parte 2

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Dino Rocchi
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1 Tipologie e caratteristiche strutturali Parte 2

2 Si è visto che i timoni presentano una specie di zona neutra intorno alla loro posizione media, cioè che in quella determinata zona, per piccole variazioni angolari, la forza risultante è nulla. Zona d inefficaciad Questo succede perché la superficie di governo si trova nella scia della parte fissa. L eliminazione della zona d inefficacia d è importantissima per la stabilizzazione di rotta e aumenta notevolmente la precisione di tiro negli aerei caccia.

3 Le soluzioni più comuni al problema sono: ingrossare la sezione della superficie mobile Zona d inefficaciad applicare due strisce divaricate sul bordo d uscita della parte mobile

4 Compensazione Aerodinamica Negli aerei piccoli e poco veloci i momenti dell azione aerodinamica sui timoni rispetto al loro asse di rotazione, sono modesti e facilmente equilibrabili dal pilota. A parità di forma però,i momenti di cerniera crescono all aumento aumento delle dimensioni lineari e delle velocità,, come dalla formula: M Cm 1 2 V S l m 2 Per questo motivo le forze del pilota non arrivano sempre a superare i momenti aerodinamici a meno che non vengano adottati sistemi di demoltiplicazione degli sforzi come i servocomandi.

5 Compensazione Aerodinamica Occorre ridurre i momenti di cerniera diminuendo il rapporto tra la corda del timone e la corda dell impennaggio e ricorrendo alla compensazione aerodinamica, che può essere effettuata in diversi modi: Spostare l asse l di rotazione verso poppa in modo che una porzione di superficie sia avanti alla cerniera (fig.210) Allargare all estremit estremità la superficie mobile in modo che la parte estrema si espanda a prora della cerniera (fig. 198) Per mezzo di alette Flettner collegate con un opportuno parallelogramma articolato alla superficie fissa (fig. 199/1) Utilizzando simultaneamente due o più delle soluzioni analizzate

7 Compensazione Aerodinamica Nei grandi apparecchi l adozione l di un solo sistema di compensazione non basta a risolvere il problema, per questo vengono utilizzati diversi simultaneamente. La compensazione delle superfici di governo sui grandi apparecchi viene risolto principalmente con esperienze su modelli in scala.

8 Equilibramento statico e dinamico L equilibramento, statico o dinamico che sia, consiste nel rendere nulli tutti gli sforzi strutturali dovuti al peso delle componenti degli impennaggi e non dalle forze aerodinamiche.

9 Equilibramento statico e dinamico Equilibramento statico Viene effettuato con l applicazione l di contrappesi e sfruttando lo spostamento dell asse di cerniera, cercando di concentrare le strutture di forza verso il bordo d attacco, eliminando così gli sforzi strutturali sulle cerniere. L analisi dell equilibramento equilibramento statico avviene determinando il momento generato dal peso proprio della superficie mobile rispetto all asse asse della cerniera e annullato attraverso opportuna contrappesatura.

10 Equilibramento statico e dinamico Equilibramento dinamico Rispetto a quello statico, l equilibramento l dinamico è più difficile da raggiungere, in quanto si richiede l annullarsil dei momenti causati dalle masse della superficie mobile rispetto all asse asse di cerniera. L equilibramento dinamico può anche non essere completo ossia, il momento centrifugo non è nullo. Per definire il grado di equilibramento raggiunto su una superficie in una superficie viene introdotto il coefficiente di equilibramento dinamico C d,numero adimenzionale ricavato dal rapporto tra i momenti equilibrati e il prodotto dell area della superficie mobile per la propria massa.

11 Equilibramento statico e dinamico Quindi dove: C d Qxy S Q Q è il peso di un elemento del timone; x e y sono le coordinate del suo baricentro rispetto all asse asse della fusoliera; S è l area totale della superficie mobile; Q è il peso totale di essa. (fig. 209)

12 fig. 209

13 Equilibramento statico e dinamico Nell equilibramento equilibramento dinamico si dovrà tener conto anche dei contrappesi applicati per ovviare all equilibramento statico. Se l equilibramento l è totale, C d sarà uguale 0. In pratica si ritiene soddisfacente un equilibramento se C d risulta essere minore o uguale ad un certo valore: C d Per la normativa americana C d Per la normativa italiana

14 Rimedi contro le vibrazioni Le vibrazioni dei piani di coda sono molto pericolose per le oscillazioni che provocano sul velivolo. Ci sono alcune regole dettate dall esperienza e consigliate anche dai regolamenti di alcuni paesi: a) elevata rigidezza strutturale b) eliminazione dei giochi nelle cerniere e nei giunti c) connessioni tra superfici mobili resistenti a torsione d) bordo delle alette il più possibile arrotondato e) applicazione di dispositivi atti ad assorbire vibrazioni f) le alette devono avere i comandi irreversibili f)

15 Struttura degli impennaggi Gli impennaggi sono molto simili strutturalmente alle ali. I piani fissi si compongono in genere di due longheroni: Primario: : portante le cerniere delle superfici mobili; Secondario: : con funzione semplicemente strutturale. Inoltre sono presenti anche un certo numero di centine e un rivestimento resistente.

16 Struttura degli impennaggi Data la minore entità dei momenti flettenti rispetto a quelli delle ali, negli aerei più piccoli i longheroni degli impennaggi sono costituiti semplicemente da un tubo. Nella costruzione metallica a guscio si possono trovare difficoltà nella chiodatura, perciò si ricorre spesso alla costruzione di due metà unite poi fra loro con cerniere di montaggio.

17 Struttura degli impennaggi Le superfici mobili sono formate di solito da un unico longherone portante le cerniere, a prora del quale si estende il bordo d attaccod con rivestimento resistente a torsione, e a poppa del quale vi è una leggera struttura formata dalle centine e dal bordo d uscita. d Il rivestimento può essere in tela o in sottile lamina di dural.

18 Struttura degli impennaggi Particolare di una deriva con struttura in legno e collegamento delle superfici mobili.

19 Struttura degli impennaggi Risulta molto frequente il caso in cui la deriva sia perfettamente solidale con la fusoliera. In questo modo la parte da fissare rimane solo il complesso stabilizzatore - elevatore. (esempio in fig. 216) fig. 216

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