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Prestazioni e Pianificazioni
Maurizio Pizzamiglio
96° Corso Piloti
INDICE
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Volare per assetti
Decollo e atterraggio
Centraggio
Diagramma di manovra
Stati di pericolosità ed emergenza
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Psicologia del volo
• Rapporto uomo-macchina
• Rapporto uomo-ambiente:
a) equilibrio uomo-macchina
b) equilibrio macchina-ambiente
c) equilibrio uomo-ambiente
• Situazioni di potenziale rischio:
conoscere/prevenire/controllare
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Domande
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Cos’è la Portanza?
Cos’è il Downwash?
Perché è importante l’allungamento alare λ ?
Cos’è la Resistenza Indotta?
Cos’è lo Strato Limite?
Cos’è il numero di Reynolds ?
Cos’è la Polare?
Quali sono le velocità caratteristiche di un velivolo nell’inviluppo di volo?
Quali sono le differenze tra Prestazioni e Qualità di volo ?
Cos’è la quota di tangenza?
Si può tracciare salita rapida e ripida sul grafico Vz?
Cos’è la stabilità statica e dinamica?
Perché usiamo il trim?
Cosa vuol dire comandi bloccati o liberi?
Cosa vuol dire Potenza Necessaria e Potenza Disponibile?
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Portanza
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Portanza
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Portanza
1/2ρV²+ρgh+p= cost.
Equazione di Bernoulli
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Resistenza Indotta
Lo scopo della fluidodinamica consiste
proprio nello studio dei campi di moto. In
particolare si vuole proprio conoscere che
relazione esiste tra il campo di moto
(velocità nello spazio) e la forma del corpo.
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Resistenza Indotta
Velocità sul dorso e sul ventre ,al bordo d’uscita devono essere uguali.
Questa è la condizione di Kutta.
Il teorema di Kutta Jokowski si traduce in una semplice formula:
L = ρV∞Γb
Dove ρ è la densità dell’aria, V∞ è la velocità asintotica (uniforme), b è l’apertura alare.
Essa vuole dire semplicemente che la portanza è proporzionale alla “circolazione” Γ . 9
Resistenza Indotta
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Resistenza Indotta
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Resistenza Indotta
I due teoremi di Helmotz hanno una enorme importanza per il fatto che danno un’idea più precisa dei tubi vorticosi,
fornendoci alcune proprietà particolari degli stessi. Il primo teorema si enuncia pressappoco così:
L’intensità di un tubo vorticoso è costante lungo il suo asse:
Con questa affermazione si attesta di fatto che il tubo vorticoso non può essere finito, esso o è infinito o si chiude su se
stesso.
Il secondo teorema di Helmotz dice più o meno questo:
La circolazione intorno ad un tubo vorticoso è la stessa in ogni sezione trasversale.
Questa affermazione che sembra ripetere quanto detto nel primo teorema vuole di fatto evidenziare un’altra
proprietà particolare dei vortici: quella di potersi dividere e riunirsi. Tale proprietà viene quindi utilizzata nel modello più
raffinato della “superficie portante” che considera l’ala come una generatrice di vortici, i quali non si staccano tutti
all’estremità dell’ala, ma man mano che la portanza si riduce a partire dalla mezzeria dell’ala stessa fino alle estremità,
dove ovviamente la portanza non può che essere nulla.
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Resistenza Indotta
Dal modello di Prandtl del vortice a staffa e poi dal modello della superficie portante scaturisce che la forma
dei tubi vorticosi che si instaurano sull’ala finita conduce a conseguenze non certo vantaggiose per il
volo. La principale conseguenza è la nascita di una forma di resistenza che viene chiamata resistenza indotta,
perché indotta dai vortici liberi.
La comparsa di questa forma di resistenza si può facilmente spiegare con la seguente considerazione.
I due vortici liberi che si staccano dalle due estremità alari inducono (producono) una velocità verticale sul flusso
d’aria asintotico, tale da deviarlo verso il basso..
In tal modo la velocità effettiva con cui il flusso investe l’ala è leggermente deviata verso il basso rispetto al moto
reale del velivolo.
La portanza effettiva prodotta è di conseguenza anch’essa deviata di un certo angolo all’indietro.
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Resistenza Indotta
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Strato Limite
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Strato Limite
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Strato Limite
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Strato Limite
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Strato Limite
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Polare
Cp
α = angolo di max eff.
α
Cr
Il vettore dall’ origine identifica sempre Cp &Cr
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Prestazioni vs Qualità di volo
• Le prestazioni sono la primaria
considerazione durante la vendita di un
velivolo.Si basano su principi standard di
sicurezza come la salita,il decollo, etc.
• Le qualità di volo assicurano che il velivolo
certificato, possa essere volato senza
eccezionali skill , e sforzi.
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Assi del velivolo
Asse di
rollio X
Asse di
beccheggio Y
Asse di
imbardata Z
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LE PRESTAZIONI DELL’AEREO
CONCETTI DI EQUILIBRIO E STABILITA’
Il concetto di EQUILIBRIO dell’aereo in volo implica la considerazione di tutte le
forze e di tutti i momenti ad esso applicati.
F=0
La condizione di equilibrio alla traslazione richiede che la
sommatoria di tutte le forze F sia nulla
M=0
La condizione di equilibrio alla rotazione richiede che la sommatoria
di tutti i momenti M rispetto a qualsiasi asse, comunque orientato e
passante per qualsiasi punto, sia nulla.
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Legge di inerzia
• La prima legge di Newton dice :
“ Un corpo a riposo tende a rimanere nelle
stesse condizioni ,così come un corpo in
movimento tende a rimanere in movimento,
se non viene disturbato da un’altra forza “
(∑F=0 ;∑M=0)
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Legge di accelerazione
• La seconda legge di Newton dice :
“ L’accelerazione è direttamente
proporzionale alla forza, ed inversamente
proporzionale alla massa,ed ha la direzione
della forza “
(F = m a)
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Legge di azione/reazione
• La terza legge di Newton dice che:
“ Per ogni azione, esiste una reazione uguale
ed opposta “
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Forze agenti sull’ala
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Angoli caratteristici
Portanza
Forza aerodinamica
M
Resistenza
Incidenza
Fuoco
Centro di pressione
Aeroclub Savona
FORZE AGENTI SULL’ALA
IL MOMENTO AERODINAMICO
F
 = 0°
F
L’inviluppo delle rette d’azione della forza
risultante aerodinamica prende il nome di
curva metacentrica
F
Per  positivi è molto simile ad una parabola il
cui fuoco si dice
fuoco dell’ala
F
Il momento M della forza risultante
aerodinamica F rispetto al fuoco rimane
costante al variare dell’angolo d’attacco.
 = 12°
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fuoco
 = 12° 9° 4° 0°
F
curva
metacentrica
Il fuoco si trova sempre al 25% della corda
alare.
Il punto di pressione ove è applicata la forza
varia la sua posizione in funzione dell’angolo
di attacco e del profilo. Generalizzando:
bassi 
4050% della corda
alti 
2728% della corda
Il momento M della forza aerodinamica
risultante, rispetto al fuoco dell’ala, è sempre
un momento picchiante.
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LE PRESTAZIONI DELL’AEREO
L’EQUILIBRIO ALLA ROTAZIONE
Le forze applicate al velivolo sono:
• portanza P dell’ala
• portanza l dei piani di coda
• resistenza R
Considerate passanti
per il baricentro del
velivolo
• peso Q
• spinta motore T
A) CG anteriore al centro C di pressione dell’ala
P
CG
Q
l
X
x
P-l-Q=0
eq. traslazione
P·X-l·x=0
eq. rotazione attorno a CG
Per soddisfare le equazioni di equilibrio il
piano di coda deve essere deportante
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LE PRESTAZIONI DELL’AEREO
B) CG posteriore al centro C di pressione dell’ala
P
CG
l
Q
X
x
P+l-Q=0
eq. traslazione
P·X-l·x=0
eq. rotazione attorno a CG
Per soddisfare le equazioni di equilibrio il
piano di coda deve essere portante
La posizione del baricentro varia in continuazione durante il volo a causa del consumo
di carburante o per il variare del peso del carico (in seguito a sganciamenti di serbatoi,
lancio di armi, ecc.…)
Un arretramento del baricentro durante il volo, a parità di posizione della manetta, causa
un progressivo aumento dell’incidenza ed un progressivo aumento della quota. Per
ovviare a tutto questo il pilota può agire sul trim: in questo modo l’angolo d’attacco
diminuisce e di conseguenza la velocità aumenta (per la diminuzione della resistenza):
pertanto il pilota deve anche agire sulla manetta diminuendo la spinta per mantenere
costante la velocità.
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Qualità di volo
Le qualità di volo assicurano che il
velivolo certificato, possa essere volato
senza eccezionali skill , e sforzi.
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MOMENTI APPLICATI AL VELIVOLO
Asse di
rollio X
+
L
+M
Asse di
beccheggio Y
L momento di rollio
M momento di beccheggio
N momento di imbardata
+
N
Asse di
imbardata Z
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Stabilità-Controllabilità-Manovrabilità
• Stabilità è la possibilità, quindi la qualita’ di
ritornare ad una prefissata condizione di
equilibrio.
• Controllabilità è la possibilità di determinare una
condizione di equilibrio
• Manovrabilità è la possibilità di mantenere una
condizione di equilibrio,quindi la facilità con la
quale l’aereo si può muovere attorno agli assi.
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CONCETTI DI EQUILIBRIO E STABILITA’
P
CG
Q
l
X
P-l-Q=0
eq. traslazione
P·X-l·x=0
eq. rotazione attorno a CG
x
Disturbo
Equilibrio
Equilibrio
Equilibrio
Stabile
Instabile
Indifferente
CONCETTI DI EQUILIBRIO E STABILITA’
Si comprende facilmente come sia fondamentale che il velivolo debba sempre trovarsi
nello spirito del primo caso, perché il suo volo sia confortevole e soprattutto sicuro. Infatti
il velivolo, se perturbato, non solo deve reagire in modo da annullare la perturbazione
(stabilità statica), ma ciò deve realizzarsi attraverso un moto oscillatorio rapidamente
smorzato (stabilità dinamica).
E’ necessario precisare che la stabilità, statica o dinamica, deve intendersi non associata ad
alcun intervento del pilota, cioè è una qualità che il velivolo deve possedere
intrinsecamente, sia a comandi liberi (superfici di governo libere di muoversi intorno alle
proprie cerniere) che a comandi bloccati (superfici di governo fisse in una posizione).
In altre parole il velivolo dove essere in grado di continuare in sicurezza il
volo anche se viene abbandonato a se stesso. In pratica ciò non avviene in
quanto il velivolo oltre che stabile deve essere anche manovrabile con una
certa facilità o maneggevole.
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Tecniche di volo
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Volo per assetti
Volo orizzontale
Decollo e atterraggio
Centraggio
Diagramma di Volo
Stati di pericolosità
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Volare per assetti
• Volare per assetti significa gestire le tre
grandezze : assetto, potenza e velocità
• Volare per assetti significa controllare la
posizione del muso del velivolo sempre
guardando all’esterno
• Ricordarsi sempre della regola A,P,T
( Attitude, Power,Trim)
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Strumenti
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Strumenti
Controllo pitch
Controllo bank
Controllo power
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Strumenti
• Strumenti primari
• Strumenti secondari
• Esempio:
In VORU sagoma aereo sull’orizzonte, gli strumenti
primari del pitch, del bank e della potenza diventano:
altimetro,direzionale,anemometro
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Strumenti ( EFIS)
Strumenti ( EFIS)
Poiché questa avionica può essere programmata nelle varie sinottiche, il consiglio
è di preparare a terra lo scenario e pianificare in dettaglio il volo.
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Grazie per l’attenzione
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