I segreti dell’elicottero

Dietro una livrea semplice e accattivante e un rotore composto da poche pale, si nasconde un meccanismo di funzionamento ingegneristicamente complicato e di difficile manovrabilità per il pilota.

Gli elicotteri sono le macchine volanti per eccellenza dal momento che possono decollare e atterrare senza bisogno di accelerare o frenare lungo una pista. Inoltre, hanno un margine di manovrabilità molto più ampio rispetto agli aerei dato che possono mantenersi stazionari in volo (hovering) e, una volta in aria, possono orientarsi in tutte le direzioni. Tuttavia, questa maggiore libertà di movimento è associata ad una notevole complessità del rotore di volo che richiede al pilota abilità notevoli ed estrema attenzione in tutte le manovre che esegue (con i comandi a disposizione) toglierei.

Foto di un elicottero Bell UH-1Y Venom dell’aeronautica statunitense.

Come tutte le macchine volanti, anche gli elicotteri usano l’aerodinamica dei profili alari per generare portanza (lift): quando le pale del rotore ruotano rispetto all’aria che le circonda, la forma appositamente sagomata del profilo produce una forza che sostiene l’elicottero in volo e lo fa avanzare in una certa direzione. La rotazione è imposta alle pale tramite un motore di tipo turbo-shaft costituito da un compressore che aspira aria al suo interno e la comprime prima che un processo di combustione energizzi il fluido che, infine, passa attraverso una serie di stadi di turbina. Solitamente, quest’ultima è divisa in due parti, ovvero una turbina di alta pressione (HPT) che guida in compressore e una turbina di bassa pressione (LPT) direttamente collegata ad un albero che alimenta il moto di rotazione del rotore dell’elicottero attraverso un riduttore a ruote coniche che trasferisce la potenza dall’albero solidale alla turbina al master, l’albero sul quale è montato il rotore.

Forze agenti su un profilo alare immerso in un fluido in moto.

L’aspetto più stimolante del volo di un elicottero è capire come controllarne gli spostamenti, ovvero come muoverlo in avanti e indietro, come spostarlo lateralmente e come farlo ruotare attorno ad un asse verticale. Per i primi due tipi di moto, la risposta è piuttosto semplice dal momento che basta inclinare il piano di rotazione delle pale nella direzione voluta. In questo modo, la forza generata dal rotore avrà una certa inclinazione rispetto all’asse verticale così che la componente orizzontale genererà una spinta tale da spostare l’elicottero nella direzione desiderata, mentre quella verticale bilancerà la forza peso del velivolo. Pertanto, la questione più intrigante riguarda come far ruotare un elicottero attorno al proprio asse, così che possa spostarsi lateralmente o inclinarsi in avanti/indietro. Per capirlo, è necessario fare chiarezza sul funzionamento di un profilo alare, infatti la portanza che esso riesce a produrre varia in funzione dell’angolo d’attacco del profilo stesso (l’angolo tra la corda del profilo e la direzione dell’aria relativa alla pala n.d.r.); in particolare, maggiore è l’angolo d’attacco, maggiore la portanza generata dal profilo (ovviamente, questa relazione ha un limite superiore per cui, al di sopra di un certo valore dell’angolo di attacco, le prestazioni del profilo diminuiscono drasticamente). Qualora le pale dell’elicottero abbiano differenti angoli d’attacco l’una rispetto all’altra, la forza di lift è diversa su ciascuna di esse e questa differenza tra le varie forze genera una coppia che tende a far ruotare l’elicottero attorno al proprio asse. È ovvio che ciascuna pala dovrà cambiare il proprio angolo d’attacco in modo continuo così da avere sempre lo stesso valore di angolo d’attacco ad una data posizione circonferenziale sul piano di rotazione delle pale. Questo complesso movimento delle pale è gestito tramite un meccanismo noto come “piatto oscillante”.

Funzionamento del “collective pitch“. Fonte: http://www.gizio.it/
Funzionamento del “cyclic pitch“. Fonte: http://www.gizio.it/

Il piatto è composto da due dischi montati sul master. Il primo, noto come disco fisso, è collegato rigidamente alla fusoliera dell’elicottero, pertanto non ruota solidalmente al master, ma può muoversi verso l’alto e verso il basso, oppure inclinarsi in avanti, indietro, a destra e a sinistra attraverso un sistema di pistoni idraulici. Il secondo, noto come disco mobile, è montato sopra il disco fisso attraverso un cuscinetto assiale e si muove solidalmente al master a cui è collegato da un braccio meccanico: in questo modo, esso può compiere tutti i movimenti del disco fisso e, in più, è in grado di ruotare liberamente con il master e con le pale. Infine, ciascuna pala è collegata al disco mobile mediante delle billette. Questo meccanismo consente di variare contemporaneamente l’angolo d’attacco di tutte le pale semplicemente muovendo il disco fisso secondo uno dei modi precedentemente indicati. In particolare, inclinando il disco fisso, ciascuna pala vede cambiare il proprio angolo d’attacco di una quantità dipendente dall’entità dell’inclinazione. In questo modo, variando periodicamente il proprio angolo d’attacco, una pala genera più lift di quella diametralmente opposta. Questo squilibrio di forze crea un momento che inclina l’elicottero in una direzione che risulta 90° in anticipo rispetto a quella che intuitivamente ci si aspetterebbe per effetto del fenomeno di precessione giroscopica. In definitiva, per inclinare l’elicottero in avanti, sarà necessario applicare una coppia lateralmente tramite un’inclinazione a sinistra (se si osserva l’elicottero del piano di coda) del piatto oscillante. Qualora invece il piatto sia inclinato all’indietro, la coppia risultante fa ruotare l’elicottero verso sinistra. Inoltre, facendo traslare verso l’alto o verso il basso il disco fisso, l’angolo d’attacco di tutte le pale varia della stessa quantità. La forza di lift sarà dunque la stessa su ciascuna pala e l’elicottero si alzerà o si abbasserà di quota.

Infine, la maggior parte degli elicotteri hanno un rotore di coda. In sua assenza, la fusoliera ruoterebbe in senso opposto rispetto alle pale come conseguenza della coppia di forze che si genera nel contatto tra le ruote del riduttore. Il rotore di coda ha lo scopo di prevenire questa rotazione generando una forza avente un momento tale da bilanciare la coppia all’interfaccia delle ruote. Si capisce come, aggiustando in maniera appropriata l’angolo d’attacco delle pale del rotore di coda, il pilota possa gestire il moto di imbardata dell’elicottero.

Rotore di coda di un elicottero Dauphin II 1/48 KittyHawk

Da questa breve descrizione del funzionamento del rotore di un elicottero è evidente come le operazioni di manovra del velivolo siano un compito piuttosto arduo per il pilota che si trova contemporaneamente a dover gestire molteplici comandi, quali il “collective pitch” con cui fa traslare verticalmente il piatto oscillante, il “cyclic pitch” con cui ne regola l’inclinazione, la leva per gestire la potenza fornita dal motore e i pedali con cui controlla la forza prodotta dal rotore di coda. Questo complesso quadro è ulteriormente complicato dal fatto che una piccola variazione nell’assetto dei comandi può indurre una marcata variazione del comportamento dell’elicottero, il quale, peraltro, non risponde istantaneamente alle modifiche di assetto, nonché dalla necessità di operare contemporaneamente su più comandi per ottenere la condizione di moto desiderata.

Panoramica della cabina di comando di un elicottero. Fonte: http://www.gizio.it/

Valentina Tereškova, la prima donna nello spazio

Negli anni ’60 la società fu sconvolta dalla caparbietà e dalla inestimabile forza di volontà di Valentina Tereškova, una ragazza che fu una fonte di ispirazione per molte donne che, come lei, decisero di mostrare il loro valore al mondo.

Valentina Tereskova pochi istanti prima del decollo del Vostok 6

Valentina Tereskova nacque il 6 marzo del 1937 in un piccolo paese sulle rive del fiume Volga, Masslenikovo. Elena e Vladimir, i suoi genitori di estrazione proletaria e modesta, lavoravano rispettivamente come operaia in un’industria tessile e come guidatore di trattori. Purtroppo l’infanzia di Valentina e dei suoi fratelli fu segnata dall’avvento della seconda guerra mondiale nella quale morì il padre, arruolato come carrista nell’esercito russo. Negli anni seguenti, nonostante le difficoltà economiche e l’incertezza che contraddistinse il dopoguerra, la futura cosmonauta, spinta dalla passione per il volo divenne un’ammirevole paracadutista. Per capire cosa portò la Tereskova ad essere la prima donna a effettuare un volo in orbita attorno alla terra è necessario contestualizzare il periodo storico in cui essa visse.

Negli anni ’60 lo spazio rappresentava il campo di battaglia sul quale gli Stati Uniti e l’Unione Sovietica si misuravano per dimostrare la propria superiorità e supremazia. A questo scopo, entrambi i paesi finanziarono numerose attività di ricerca spaziale che videro i primi effetti quando, nel 1961, grazie allo sforzo sovietico, Yuri Gagarin fu il primo uomo a compiere un’orbita attorno al globo. Negli anni successivi, si susseguirono numerose prove di forza che miravano a eseguire orbite più durature e lunghe. Tuttavia, questo non bastava al primo ministro Khrushchev che, preoccupato dai successi delle missioni americane, desiderava stupire l’intero globo attraverso missioni sempre più spettacolari e sorprendenti. Fu così che, nel 1961, da un’idea dello stesso primo ministro, fu istituito un bando per il reclutamento di una donna da inviare nello spazio. La selezione iniziò nell’estate dello stesso anno sotto la direzione del veterano Gagarin il quale recuperò migliaia di lettere che erano state inviate da giovani aspiranti cosmonaute dopo il primo volo Vostok e che erano state accantonate. Alla fine, dopo approfondite indagini e interviste, furono selezionati quattro profili, tra i quali anche quello di Valentina Tereškova. Le quattro candidate furono sottoposte a un anno di duro addestramento che comprese lo studio delle nozioni fisiche e matematiche di base, la preparazione fisica e psicologica e l’apprendimento del funzionamento della navicella spaziale. Dopo questo periodo molto intenso la candidata migliore si dimostrò la Tereskova che fu quindi scelta per la missione Vostok 6.

Valentina Tereskova e Yuri Gagarin durante una intervista pubblica.

Fu così che il 16 giugno 1963 alle 12.29, dalla cosmodromo di Bajkonur fu lanciato il Vostok 6 con a bordo la cosmonauta Valentina Tereškova, dopo pochi minuti il razzo raggiunse l’orbita e finalmente la prima donna era nello spazio. In quel momento le donne di tutto il mondo, qualunque fossero le loro tendenze politiche o ideologiche, reagirono con orgoglio ed esuberanza alla notizia che una ragazza poco più che ventenne era riuscita a dare speranza a chi, come lei, aveva voglia di dimostrare il proprio valore. Dopo quasi tre giorni di volo in orbita la navicella iniziò le procedure per l’atterraggio e dopo essere entrata in atmosfera il paracadute principale si spiegò permettendo alla Tereškova di aprire il portello laterale e lanciarsi dalla capsula. Nei pochi istanti di quella silenziosa discesa che la condusse al suolo si sarà indubbiamente sentita molto orgogliosa, soprattutto per aver ispirato moltissime ragazze che, prendendo spunto da lei, trovarono la forza di combattere gli stereotipi della società dell’epoca.

La navicella Vostok 6 dopo l’atterraggio.

Concorde: dal sogno al disastro

Nato dall’idea di creare un velivolo per il trasporto civile che oltrepassasse la barriera del suono, il Concorde ha solcato i cieli di tutto il mondo per oltre 25 anni finché una fatalità non ne ha segnato il declino.

L’idea del volo supersonico iniziò a diffondersi verso la metà degli anni ’50, quando la conoscenza dei fenomeni aerodinamici e il livello tecnologico delle principali agenzie aerospaziali erano tali da consentire la progettazione di un velivolo supersonico per il trasporto di passeggeri. Nel decennio successivo le maggiori potenze mondiali in campo aeronautico, tra cui Regno Unito, Francia, USA e URSS, intrapresero una serie di campagne di ricerca e sviluppo volti, se non a dare alla luce il primo aereo supersonico di linea, quantomeno a dimostrare la reale fattibilità del progetto. A guidare gli istituti di ricerca in questo intrigante percorso, il principale motivo di interesse, oltre che nel prestigio e in una dimostrazione di superiorità tecnologica, stava nell’assumere che se un aereo supersonico fosse stato in grado di volare al triplo della velocità di un comune aereo subsonico, allora sarebbe stato altresì possibile sostituire tre voli convenzionali con uno solo supersonico, abbattendo i costi di manutenzione e personale.

I primi a presentare una proposta di un aereo in grado di sostenere una rotta transoceanica a Mach 2 furono gli ingegneri dell’Oltremanica che, sul finire degli anni ’50, concepirono il Bristol Type 198. Si trattava di un aereo che prevedeva un’ala a delta, una propulsione tramite otto motori turbojet e doveva trasportare 90 passeggeri. Poco dopo, quest’ultimo lasciò il passo al rivisto Bristol Type 223 in cui i motori scendevano a quattro e i sedili salivano a 110. Più o meno negli stessi anni, anche la Francia stava sviluppando un proprio velivolo con caratteristiche simili al Type 223 che, se avesse mai solcato i cieli, lo avrebbe fatto col nome di Sud Aviation Super-Caravelle. Visti i notevoli costi di finanziamento dei rispettivi progetti, a partire dal settembre 1961, i due governi cominciarono a valutare la possibilità di sancire un accordo per costruire unitamente un aereo supersonico; dai negoziati nacque così una collaborazione che, suggellata il 29 settembre 1962, avrebbe dato il via al progetto “Concorde”, concluso con successo il 21 gennaio 1976 quando l’Aérospatiale-BAC Concorde, noto comunemente come Concorde, coprì le prime rotte supersoniche civili.

Primo prototipo di Bristol Type 198.

Il neonato consorzio anglo-francese previde originariamente di seguire lo sviluppo di due distinte versioni dell’aeromobile, una a corto raggio e una a lungo raggio, ma la realizzazione del modello a corto raggio venne poco dopo archiviata a causa dello scarso interesse mostrato dalle maggiori compagnie aeree, probabili futuri clienti. Nel febbraio del 1965 ebbe inizio la costruzione dei primi prototipi e lo ‘001’ si alzò in volo per la prima volta nel marzo del 1969, per poi effettuare i test supersonici a partire dall’ottobre dello stesso anno. In seguito, lo sviluppo proseguì mentre oltreoceano il progetto supersonico era stato progressivamente dismesso a causa di un cattivo giudizio da parte dell’opinione pubblica che lo riteneva troppo rumoroso, mentre il corrispettivo russo del Concorde, il Tupolev Tu-144, subiva una battuta d’arresto a causa di un incidente avvenuto all’Air Show di Parigi. I test finali vennero condotti a partire dal 1974 e nuovi record vennero subito stabiliti nel campo dell’aviazione, anche se da record furono soprattutto le spese che, al termine del progetto, raggiunsero i 23 milioni di sterline, risultando sei volte superiori rispetto alle previsioni originali.

Una foto del Concorde durante la fase di decollo con la caratteristica posizione inclinata del muso.

D’altra parte, il Concorde era un vero capolavoro dell’ingegneria, un colosso che racchiudeva al suo interno il meglio della tecnologia aerospaziale disponibile all’epoca in cui venne costruito. Tra le innumerevoli soluzioni all’avanguardia, era previsto un sistema di redistribuzione del carburante per spostare il centro di pressione del velivolo una volta superato il Mach critico così da impedire il moto di beccheggio del muso. Veniva inoltre applicata una speciale vernice bianca sulla fusoliera per limitarne il surriscaldamento alla quota e alla velocità di crociera, ma soprattutto era equipaggiato con quattro motori turbojet Rolls-Royce/SNECMA Olympus 593, capaci di spingere un peso di 185 tonnellate fino a 2179km/h a oltre 17000 metri di altitudine, riducendo il tempo di volo da Londra a New-York di circa tre ore. Data la sua configurazione, il Concorde era sprovvisto di aerofreni, quindi per arrestarsi in pista poteva unicamente fare affidamento sui freni del carrello e sugli inversori di spinta dei propulsori; a questo scopo, il sistema frenante era in grado di fermare il velivolo a pieno carico e lanciato a 305 km/h su una lunghezza di circa 1600 metri. I piloti disponevano in cabina di comando di sensori collegati a un radiometro per la misurazione delle radiazioni ionizzanti provenienti dallo spazio esterno, dannose per la salute umana e molto più intense alla quota di crociera del velivolo, così che potessero abbassarsi di quota qualora le radiazioni avessero superato una certa soglia. Infine, il celebre muso ad assetto variabile nacque dall’esigenza di conciliare la sua forma aerodinamica atta a ridurre l’attrito e aumentare l’efficienza in volo, con la necessità dei piloti di avere una buona visuale frontale durante le fasi di rullaggio, decollo e atterraggio.

Foto iconica scattata dal pilota di un Tornado ECR che riuscì a stare al passo del Concorde per solo 2 minuti.

Sicuramente volare su un aereo capace di doppiare la velocità del suono sarebbe stata un’esperienza unica nel suo genere, per niente paragonabile con quella di un volo di linea subsonico. Prendere il Concorde era anzitutto un lusso: se per arrivare da Londra a New York si impiegavano tre ore e venti minuti a fronte delle sette ore a bordo di Boeing 747, il prezzo del biglietto era stellare, dal momento che si aggirava su media dodicimila dollari per una singola tratta. Tuttavia, volare alle velocità del Concorde aveva anche alcune particolarità che altrimenti un passeggero non avrebbe potuto sperimentare quali la temporanea variazione del proprio peso corporeo per effetto della sovrapposizione tra la forza centrifuga indotta dalla velocità dell’aereo e quella associata al moto di rotazione terrestre. A questa stessa ragione è ascrivibile il fatto che alcuni voli verso occidente anticipassero il sopraggiungere della zona crepuscolare: poteva accadere di arrivare a una destinazione dove l’ora locale era antecedente a quella del luogo di partenza, tanto che questa particolarità venne sfruttata a fini commerciali dalla British Airways, che creò lo slogan “Arrivare prima di partire”.

Purtroppo, tutte queste caratteristiche che rendevano il Concorde un aereo da sogno non riuscirono ad evitarne il declino. Il 25 luglio del 2000, il volo AF4590 (Parigi-New York) effettuato da un Concorde precipitò poco dopo il decollo dall’aeroporto parigino Charles de Gaulle causando la morte di 113 persone tra passeggeri, equipaggio e civili a terra. Le indagini condotte nei mesi seguenti al disastro esclusero problematiche associate al funzionamento dei motori o all’aerodinamica delle ali ed individuarono la causa nell’impatto con un detrito lasciato sulla pista da un aereo precedentemente decollato. L’urto con il carrello causò lo scoppio di una gomma i cui brandelli in parte recisero alcuni cavi di azionamento elettronico del carrello stesso e in parte colpirono l’ala sinistra causando la fuoriuscita di carburante, generando un incendio quando l’aereo era ancora sulla pista, ma ad una velocità troppo elevata per poter consentirne l’arresto in sicurezza. I testimoni dalla torre di controllo raccontarono di aver visto l’aereo decollare con una lunga scia di fiamme che avvolgeva la parte sinistra del Concorde. L’equipaggio riuscì a decollare con l’intenzione di atterrare immediatamente nel vicino aeroporto di Le Bourget, tuttavia il solo propulsore destro non era in grado di sostenere l’intero velivolo e le fiamme avevano completamente bruciato l’ala sinistra rovinandone l’aerodinamica. L’impatto con un hotel a soli 9,5km dall’aeroporto fu inevitabile. A seguito della tragedia, tutti i voli del Concorde furono sospesi in attesa che le indagini facessero chiarezza sull’accaduto; per quasi un anno, tutta la flotta supersonica di Air France e British Airways rimase a terra e prima di tornare a solcare i cieli tutti gli aerei subirono delle modifiche volte alla messa in sicurezza di quelle parti che erano state le cause dell’incidente di Parigi: il carrello di atterraggio e il serbatoio del carburante. Il primo volo di test dopo gli adattamenti partì dall’aeroporto di Heathrow il 17 luglio 2001, ma era soltanto un’illusione perché, se da un lato i costi della manutenzione erano aumentati notevolmente con un conseguente rincaro dei biglietti, dall’altro le persone persero progressivamente fiducia sull’affidabilità e sulla sicurezza del Concorde. Per queste ragioni, il 10 aprile 2003 Air France e British Airways annunciarono in contemporanea che avrebbero ritirato i Concorde entro la fine dell’anno. Così, il 24 ottobre 2003 finì il sogno del Concorde che, per l’ultima volta percorse la rotta New York-Londra. Ad oggi, dei venti esemplari prodotti la maggior parte riempie le sale dei musei o i piazzali di qualche aeroporto, regalandoci, se non il ricordo, quantomeno l’effigie di quello che il Concorde rimarrà nella storia dell’aviazione: il conseguimento di un sogno vissuto per un tempo troppo breve.

Una foto del 25 Luglio 2000 dell’ incidente al Concorde all’ aeroporto parigino di Roissy. Andras Kisgely / ARCHIVIO ANSA

Gli esperimenti aerodinamici dei fratelli Wright

In evidenza

Wilbur e Orville Wright sono senza dubbio i fratelli più celebri della storia dell’aviazione, tuttavia spesso si trascura il percorso ingegneristico che li ha portati ad essere i primi esseri umani a volare.

Wilbur e Orville Wright in posa sulla loro macchina volante, il Flyer.

Dopo aver concluso la carriera scolastica, Wilbur e Orville decisero di dedicarsi alla costruzione di biciclette, che nell’America di fine ‘800 godevano di una straordinaria popolarità. Tuttavia, il loro spirito creativo e la loro voglia di esplorare gli orizzonti del volo, li portarono presto a fantasticare sull’idea di riuscire a costruire una macchina volante. Così, nonostante la scarsa preparazione scientifica, i due fratelli decisero di utilizzare i proventi della vendita di biciclette per la progettazione e la fabbricazione di una macchina volante prendendo ispirazione da Otto Lilienthal, un pioniere dell’aviazione tedesca, che dedicò l’intera vita alla progettazione di alianti con i quali si esibiva in mirabolanti lanci. Prima di tutto, Orville e Wilburn dovettero apprendere e conoscere le basi del volo, un campo che a fine ‘800 era tutt’altro che noto (sarà poi Ludwig Von Prandtl uno dei primi a teorizzare i concetti matematici dell’aerodinamica subsonica). Pertanto, leggendo gli studi che erano stati fatti da pionieri del calibro di Langlay, Chanute e Penaud si accorsero che l’approccio con cui veniva affrontata la progettazione dei velivoli era sostanzialmente inappropriata. Infatti, Orville e Wilbur non ritenevano che un aeromobile potesse essere stabile e manovrabile al pari di un’automobile, ma credevano che fosse più simile alle biciclette, ovvero una macchina da bilanciare e da tenere in equilibrio costantemente.

Le ali pieghevoli consentivano di aumentare o diminuire la portanza sugli estremi delle ali, questo permetteva di controllare la virata.

Per prima cosa, seguendo l’esempio di Lilienthal, si concentrarono sull’aspetto aerodinamico e sulla meccanica che regolava i principi di controllo quali imbardata, beccheggio e rollio.
Il primo approccio fu quello di osservare il volo delle poiane, in particolar modo quale comportamento avessero le ali nello stabilizzare la planata e la virata. Da questi studi la mente di Wilburn concepì delle ali che in grado di piegarsi “wing warping” in modo da controllare la virata e la direzione che l’aeroplano avrebbe avuto in volo. Per testare questo nuovo assetto si spostarono nelle pianure della North Carolina, a Kitty Hawk , dove le condizioni climatiche di vento costante erano il perfetto scenario per le prove e i collaudi del primo aliante, il “Flyer I“.

I fratelli Wright aiutati da un loro amico testano la portanza del Flyer I.

Durante i loro esperimenti i fratelli Wright si resero conto che nonostante il meccanismo di virata funzionasse perfettamente, l’aliante non riusciva però a generare portanza a sufficienza per autosostenere il volo. In quegli anni, infatti, era falsa la credenza secondo cui il profilo alare dovesse essere sottile a causa della mancanza di teorie in grado di descrivere i fenomeni di separazione dello strato limite che avrebbero suggerito il contrario. Questo insuccesso non fermò la voglia e la determinazione di Orville e Wilbur che iniziarono a interessarsi all’aerodinamica dei profili alari. Una volta tornati nella fabbrica di biciclette in Ohio, si armarono di inventiva e con quello che avevano a disposizione, costruirono una serie di banchi prova rudimentali con lo scopo di trovare una geometria dell’ala e un angolo di incidenza che garantissero la massima portanza. Ciò che ne venne fuori rappresenta probabilmente la prima “galleria del vento” a vedere la luce nella storia dell’aerodinamica moderna.

La bicicletta utilizzata dai Wright per testare i profili alari.

Questa consisteva in una bicicletta nella cui parte anteriore era montato un cerchione aggiuntivo su cui venivano inseriti da una parte un profilo alare per cui era possibile variare l’angolo di attacco, dall’altra una lastra piana utilizzata come riferimento. In sostanza, misurando l’angolo alfa raggiunto all’equilibrio aerodinamico tra le forze in gioco, si giungeva al calcolo del rapporto tra il coefficiente di portanza (Lift) e il coefficiente di resistenza (Drag) tramite il quale si poteva stabilire quale fosse il profilo migliore.

Schema dei test eseguiti sui vari profili alari.

Così dopo due mesi di test riuscirono a catalogare un gran numero di geometrie alari, riuscendo così ad acquisire una considerevole sensibilità aerodinamica sulla forma e sull’incidenza che la pala avrebbe dovuto avere per ottimizzare la portanza. Una volta costruito il terzo prototipo di aliante, non restava che inserire un sistema propulsivo. Per questo scopo, fu scelto un motore a scoppio che garantiva la leggerezza e la potenza sufficiente per alimentare un’elica necessaria al volo.

Alcuni dei profili alari testati dai fratelli Wright.

Tuttavia, anche in questo caso le conoscenze sull’argomento erano molto limitate e solo con la progettazione di una seconda galleria del vento più accurata e con la presa di coscienza che l’elica non é nient’altro che un insieme di profili alari, i fratelli Wright riuscirono a superare le difficoltà dando vita alla prima macchina in grado di volare. Fu così che grazie alla perseveranza e la tenacia di Wilbur e Orville , il 17 dicembre 1903, il Flyer si innalzò in volo per 12 secondi percorrendo una distanza di 36 metri consacrando l’inizio della meravigliosa storia dell’aviazione.

La seconda galleria del vento costruita dai fratelli Wright che si rese cruciale per la progettazione di un’elica efficiente e funzionale ( l’efficienza raggiunta fu del 66%).