Categoria: Come funziona il volo
Perché vola un aereo? La portanza delle ali e lo stallo
In breve
Un aereo vola perché le ali deviano verso il basso l’aria che attraversano. Spingere l’aria verso il basso crea una spinta uguale verso l’alto, chiamata portanza. Lo stesso flusso lascia una pressione più bassa sopra l’ala e più alta sotto.
Portanza: un solo flusso d’aria, due descrizioni
La portanza è la forza che sostiene un aereo contro il suo peso. Un’ala la produce deviando l’aria che le scorre intorno, ed entrambe le sue superfici aiutano a piegare il flusso verso il basso. Spingere l’aria verso il basso spinge l’ala verso l’alto: azione e reazione, come nella terza legge di Newton.
Lo stesso flusso ha una pressione più bassa sopra l’ala e più alta sotto, e il principio di Bernoulli collega queste pressioni alla velocità dell’aria. Non sono teorie rivali. La NASA definisce corrette entrambe le descrizioni, e la FAA dice che agiscono entrambe ogni volta che un’ala produce portanza.
Provalo tu
Muovi il cursore dell’angolo di attacco e osserva la portanza crescere lungo la curva fino all’angolo critico, dove il flusso d’aria si separa e la portanza cala.
Due miti sulla portanza
L’idea dei tempi di percorrenza uguali sostiene che l’aria sopra l’ala, dove il percorso è più lungo, debba accelerare per ricongiungersi sul bordo posteriore con l’aria passata sotto. È sbagliata: l’aria sopra l’ala va ancora più veloce e raggiunge per prima il bordo posteriore. E non spiega nemmeno le ali piatte degli aeroplanini di carta o il volo a testa in giù.
Un altro mito dice che la scienza non sa spiegare il volo. I dettagli sono complessi e le spiegazioni brevi spesso li semplificano troppo, ma le equazioni del moto dell’aria descrivono la portanza, e gli ingegneri le usano per calcolare la forza che agisce su un’ala.
Angolo di attacco e stallo
L’angolo di attacco è l’angolo tra l’ala e l’aria che le arriva incontro. È il modo principale con cui il pilota cambia la portanza, usando il volantino o la barra di comando. Più angolo dà più portanza, fino all’angolo di attacco critico, da circa 16° a 20° a seconda del progetto. Oltre quel valore, l’aria si stacca dal dorso dell’ala e la portanza cala bruscamente: è lo stallo. L’ala produce ancora un po’ di portanza, ma non abbastanza per sostenere l’aereo.
Perché contano velocità e peso
La portanza cresce anche rapidamente con la velocità: al doppio della velocità all’aria, la stessa ala con lo stesso angolo produce quattro volte la portanza. Per questo un aereo lento ha bisogno di un angolo di attacco maggiore per restare in volo livellato, e uno veloce di un angolo minore. Conta anche il peso, perché la portanza deve eguagliarlo.
Errori e miti comuni
- Pensare che Newton e Bernoulli siano spiegazioni rivali. Descrivono entrambi lo stesso flusso.
- Pensare che un’ala in stallo non produca portanza. Ne produce ancora un po’, solo non abbastanza.
- Pensare che conti solo la parte superiore curva dell’ala. Il suo angolo rispetto all’aria conta altrettanto.
Domande frequenti
Come fa un aereo a volare a testa in giù?
La portanza non richiede una superficie superiore curva. Le ali simmetriche, e persino quelle piatte degli aeroplanini di carta, producono portanza perché incontrano l’aria con un certo angolo. A testa in giù, il pilota tiene l’ala a un angolo che devia ancora l’aria verso il suolo, così la spinta resta verso l’alto.
Perché un aereo più pesante ha bisogno di più velocità?
Un aereo più pesante ha bisogno di più portanza. Il pilota può aumentare l’angolo di attacco, ma solo fino all’angolo critico, che non cambia con il peso. Oltre quel limite, solo più velocità dà più portanza, quindi un aereo più pesante stalla a una velocità più alta.
Posso vederlo in un simulatore di volo?
Sì. Le lezioni gratuite di AeroFox ti fanno alzare e abbassare il muso di un aereo scuola leggero e osservare come cambia la velocità, poi volare lentamente vicino all’avviso di stallo a una quota di sicurezza. È uno strumento di apprendimento, non un addestramento certificato, e non vale per alcuna licenza.
Esercitati nel simulatore
La lezione gratuita Volo lento ti fa pilotare un aereo scuola leggero appena sopra l’avviso di stallo mantenendo la quota, poi alzare il muso finché suona l’avvisatore e rimettere subito.
Inizia questa lezione: Volo lento
Un’altra lezione su questo tema: Comandi e trim
Spiegazioni correlate
Fonti
Le fonti collegate sono in inglese.
- Che cos’è la portanza? (NASA Glenn Research Center, Guida all’aeronautica per principianti)
- Bernoulli e Newton (NASA Glenn Research Center, Guida all’aeronautica per principianti)
- Teoria del tempo di transito uguale (una teoria errata della portanza) (NASA Glenn Research Center, Guida all’aeronautica per principianti)
- Effetti dell’inclinazione sulla portanza (NASA Glenn Research Center, Guida all’aeronautica per principianti)
- Manuale delle conoscenze aeronautiche del pilota (FAA-H-8083-25C), capitoli 4 e 5 (FAA)
- Manuale di pilotaggio degli aeroplani (FAA-H-8083-3C), capitolo 5: volo lento e stalli (FAA)
Su queste spiegazioni
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