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Per poter procedere alla fase di progettazione è necessario avere un'idea di quali sono le forze in gioco.
Cosa permette ad un'ala di volare ormai l'abbiamo acquisito, ora dobbiamo capire nello specifico quali sono i parametri che consentono la progettazione di un'ala, sia essa un parapendio o un'aquilone. Non consideriamo le ali rigide compreso i deltaplani che però non si discostano molto dalla maggior parte dei concetti.

Procedo un po' in ordine sparso, più che altro dettato dalla mia curiosità che da un reale procedimento logico.

La prima differenza macroscopica riguardante i profili usati nel mondo del parapendio è la divisione tra Reflex e non. Per capirci meglio, solitamente, i profili reflex vengono impiegati per la progettazione di vele dedicate al volo in paramotore e sono distinguibili per una leggera curvatura verso l'alto del profilo in prossimità del bordo d'uscita.
Riporto pari pari quanto spiegato sul sito Ozone, visto che non saprei fare di meglio.
I piloti di paramotore hanno come priorità la velocità, perchè velocità maggiori permettono di percorrere maggiori distanze in minor tempo. Per mantenere una velocità elevata, una vela deve volare ad un minor angolo d’attacco (AA). tuttavia un minor AA rende i profili standard da parapendio meno stabili.
Il profilo “Reflex” agisce come un sistema automatico che assiste la vela in turbolenza assestando il centro di portanza del profilo. Con il decrescere del AA il centro di portanza muove in avanti sul profilo, aumentando la stabilità, la portanza e la resistenza ai collassi.
Effettivamente, più accelerate, più diventa efficace il reflex e più diventa stabile la vela. Questo significa che la velocità rende la vostra vela più stabile, ma NON significa che la rende più sicura! Questo è molto importante dirlo.
La realtà del concetto di un profilo flessibile mantenuto in tensione da linee di sospensione come quello del parapendio, è che c’è sempre la possibilità di collassi e sebbene il “reflex” possa ritardare il punto in cui il collasso è inevitabile, è sempre possibile incontrare una turbolenza abbastanza forte da superare ogni efficacia del profilo reflex e subire seri collassi.
A questo punto è importante ricordare che un collasso a velocità più elevate sarà inesorabilmente più dinamico e difficile da controllare. Inoltre, durante un collasso il profilo reflex tende ad accelerare anche maggiormente (picchiata in avanti), a causa del forte incremento del carico alare, risultante dalla diminuita superficie dell’ala durante il collasso.
Una vela può avere differenti gradi di reflex nel suo profilo. Ci sono vari parametri sui quali può lavorare il progettista per creare un profilo reflex forte o leggero. Questo significa che alcune vele hanno un maggiore reflex nel loro profilo che altre. Troppo reflex in un profilo alare lo può rendere veloce ma alla fine pagherete questo vantaggio nella velocità, in sicurezza e stabilità, ed anche in maneggevolezza che tende a peggiorare in vele con tanto reflex.
Gli altri effetti del reflex sul carattere della vela sono:

  • Decollo: Il gonfiaggio è più lento- la vela può essere riluttante a stabilizzarsi sopra la testa e generalmente ha bisogno di essere sostenuta per le ‘A’ durante tutto il percorso per potersi gonfiare con successo. Il decollo può anche richiedere una corsa leggermente superiore che un normale profilo da volo libero.
  • Volo: Le caratteristiche ad elevati angoli d’attacco sono meno ottimali, con un ritardato recupero dallo stallo ed una più corta escursione dei freni rispetto alle vele da volo libero. I collassi, se capitano, possono essere più violenti.

In teoria, il profilo reflex non è l’ideale per un parapendio da alte velocità. Teoricamente il profilo più veloce è quello simmetrico. Il reflex è una soluzione che va a correggere le caratteristiche dei nostri velivoli a profili flessibili con un accettabile grado di stabilità ai bassi angoli d’attacco (volo accelerato).
Da queste righe, quindi, si può facilmente intuire che sicuramente per la nostra realizzazione non useremo profili Reflex.

Numero di Reynolds

Il numero di Reynolds (Re) è un gruppo adimensionale usato in fluidodinamica, proporzionale al rapporto tra le forze d'inerzia e le forze viscose.
Esso permette di valutare se il flusso di scorrimento di un fluido è in regime laminare o turbolento.
In un condotto un fluido viene considerato in regime laminare se il valore numerico di Re è inferiore a 1200, turbolento se superiore a 10000. Se 1200 < Re < 10000 si è in regime di transizione.

AoA (Angle of attack o angolo alfa)
Indica l'angolo con cui un profilo alare fende un fluido. In particolare si definiscono:

  • angolo d'attacco geometrico: angolo formato dalla corda del profilo alare, con la direzione del flusso incidente;
  • angolo d'attacco aerodinamico: angolo formato dalla linea di portanza nulla del profilo alare, con la direzione del flusso incidente.

L'angolo d'attacco è fondamentale nello sviluppo delle forze dinamiche di portanza e resistenza.
Non va scambiato con l'angolo di calettamento, (in inglese chiamato Angle of incidence, fatto che dà luogo a non rara confusione), che definisce invece l'angolo geometrico di giunzione tra il profilo alare e l'asse geometrico di riferimento (l'asse longitudinale di un velivolo, l'asse di un'elica) e perciò indipendente dalla direzione di provenienza del flusso.
In generale si può affermare che la portanza sviluppata cresce al crescere dell'angolo di attacco (che al di sotto di un certo valore, dipendente dalla forma del profilo alare, può generare una deportanza), sino a un valore massimo cui corrisponde un angolo detto angolo di stallo. Superato tale angolo si ha infatti una repentina caduta dei valori di portanza.

Forze che generano la Portanza

LIFT: ovvero, una forza con componente verticale perpendicolare alla direzione del vento e proporzionale ad un coefficiente Cl del profilo e che varia con il variare dell'incidenza.
Questa forza aumenta con l'aumentare dell'angolo d'attacco fino ad un valore di quest'ultimo , in gradi, di circa 15-10; dopodichè diminuirà bruscamente causa il distacco dei filetti fluidi che percorrono la superficie dell'ala.
DRAG: o resistenza del profilo, è la forza orizzontale nello stesso senso del vento che trascina l'ala indietro. Simile all'elevatore, la forza di resistenza è proporzionale al coefficiente di resistenza che (Cd) varia in dipendenza dell'AoA.Il Cd aumenta con l'aumentare dell'AoA.
INDUCED DRAG: o resistenza indotta, è la resistenza che si crea quando un'ala sta volando. La resistenza totale dell'ala è somma della resistenza di profilo e della resistenza indotta. La resistenza indotta è proporzionale al quadrato di Cl (coefficente lift), inversamente proporzionale all'allungamento (AR) ed anche alla resistenza di forma. L'ellisse è il profilo con minor resistenza di forma.
TORQUE: Momento (o coppia di torsione) cioè la forza di rotazione che sviluppa il profilo dell'ala sopra il relativo naso (per il profilo tradizionale, momento negativo) o sopra la relativa coda (per il profilo riflesso, momento positivo). Il punto lungo la corda in cui la forza di momento è costante per tutto il AoAs è denominato il centro aerodinamico.

CoP (Centro di Pressione)
E' il punto in cui le sopracitate forze si equilibrano.

AR (Aspect Ratio)
E' l'allungamento, dato dala proporzione tra apertura e corda, più la proporzione è alta e più l'ala avrà minor resistenza indotta.

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