I Tuttala

I Tuttala Cosè il tuttala?

I Tuttala Cosè il tuttala? Un velivolo che non presenta la classica coda con impennaggi verticali ed orizzontali

I Tuttala Cosè il tuttala? Un velivolo che non presenta la classica coda con impennaggi verticali ed orizzontali Un velivolo che presenta una serie di problematiche a causa di questa assenza

I Tuttala Cos’è il tuttala? Un velivolo che non presenta la classica coda con impennaggi verticali ed orizzontali Un velivolo che presenta una serie di problematiche a causa di questa assenza Un velivolo che si è sviluppato tra gli anni ‘20 e gli anni ‘60

I Tuttala Le tipologie: Esistono due principali tipologie di questi velivoli:

I Tuttala Le tipologie: Esistono due principali tipologie di questi velivoli: Quella classica (detta tuttala puro), che non presenta niente al di fuori di un’unica ala, dove è annegata la fusoliera e il sistema motopropulsivo.

I Tuttala Le tipologie: Esistono due principali tipologie di questi velivoli: Quella classica (detta tuttala puro), che non presenta niente al di fuori di un’unica ala, dove è annegata la fusoliera e il sistema motopropulsivo. Quella più comune, che presenta gli impennaggi verticali, sia come delle winglet alari, sia come delle derive poste sulle ali o sulla coda della fusoliera.

I Tuttala I Difetti Questa configurazione presenta dei problemi di stabilità attorno a tutti e tre gli assi di rotazione del velivolo - L’asse di imbardata, o asse verticale è quello attorno al quale si ha la stabilità laterale - L’asse di rollio, o longitudinale, è quello attorno al quale si ha la stabilità longitudinale - L’asse di beccheggio, o trasversale, è quello attorno al quale si ha la stabilità trasversale

I Tuttala I Difetti Ora analizziamo uno ad uno i problemi lungo i tre assi.

I Tuttala I Difetti Ora analizziamo uno ad uno i problemi lungo i tre assi. Instabilità laterale (solo nelle configurazioni pure) : questa è dovuta all’assenza della deriva verticale, questo problema può dare fastidi in virate, poiché l’aereo non è aiutato da qualcosa attorno all’asse verticale, e di conseguenza tende a perdere quota, effetto comunque lieve se l’aereo non viaggia a basse velocità o comunque mantiene l’assetto di virata per poco tempo.

I Tuttala I Difetti Ora analizziamo uno ad uno i problemi lungo i tre assi. Instabilità longitudinale: anche questa dovuta all’assenza di deriva verticale, può dare problemi quando il velivolo è poco inclinato e c’è presenza di vento laterale, il quale tende a far ruotare l’aereo con facilità rispetto ad un velivolo munito del timone verticale.

I Tuttala I Difetti Ora analizziamo uno ad uno i problemi lungo i tre assi. Instabilità trasversale: questa è causata da un errato centraggio. E dà luogo a molti problemi causati dal bilanciamento dinamico che si effettuerà in volo per avere un volo rettilineo.

I Tuttala I Difetti Asse di beccheggio Attorno a questo asse possiamo avere due posizioni: Coda in giù Muso in giù

I Tuttala I Difetti Asse di beccheggio Analizziamo il primo: coda in giù. Conseguenze: 1) questa portanza addizionale aiuta la separazione del flusso verso le estremità alari, che porta ad uno stallo delle estremità alari, e di conseguenza porta all’entrata in vite;

I Tuttala I Difetti Asse di beccheggio Analizziamo il primo: coda in giù. Conseguenze: 1) questa portanza addizionale aiuta la separazione del flusso verso le estremità alari, che porta ad uno stallo delle estremità alari, e di conseguenza porta all’entrata in vite; 2) se questo fenomeno avviene in contemporanea su entrambe le estremità alari, causa uno “stallo posteriore”, molto pericoloso in prossimità del suolo;

I Tuttala I Difetti Asse di beccheggio Analizziamo il primo: coda in giù. Conseguenze: 1) questa portanza addizionale aiuta la separazione del flusso verso le estremità alari, che porta ad uno stallo delle estremità alari, e di conseguenza porta all’entrata in vite; 2) se questo fenomeno avviene in contemporanea su entrambe le estremità alari, causa uno “stallo posteriore”, molto pericoloso in prossimità del suolo; 3) inoltre se entrambi gli elevoni si muovono in giù, ne consegue che l’ala acquista una coppia negativa,di conseguenza queste ali avranno la tendenza ad entrare in spirale , pericolosa in caso di volo strumentale;

I Tuttala I Difetti Asse di beccheggio Analizziamo il primo: coda in giù. Conseguenze: 1) questa portanza addizionale aiuta la separazione del flusso verso le estremità alari, che porta ad uno stallo delle estremità alari, e di conseguenza porta all’entrata in vite; 2) se questo fenomeno avviene in contemporanea su entrambe le estremità alari, causa uno “stallo posteriore”, molto pericoloso in prossimità del suolo; 3) inoltre se entrambi gli elevoni si muovono in giù, ne consegue che l’ala acquista una coppia negativa,di conseguenza queste ali avranno la tendenza ad entrare in spirale , pericolosa in caso di volo strumentale; 4) infine questa coppia amplifica il problema dell’instabilità laterale.

I Tuttala I Difetti Asse di beccheggio Analizziamo il secondo: muso in giù. Conseguenze: 1) questa deportanza previene la separazione del flusso alle estremità, evitando quindi lo stallo d’estremità alare, evitando  così l’entrata in vite;

I Tuttala I Difetti Asse di beccheggio Analizziamo il secondo: muso in giù. Conseguenze: 1) questa deportanza previene la separazione del flusso alle estremità, evitando quindi lo stallo d’estremità alare, evitando  così l’entrata in vite; 2) la mancanza di distacco della vena fluida evita la presenza di uno stallo posteriore;

I Tuttala I Difetti Asse di beccheggio Analizziamo il secondo: muso in giù. Conseguenze: 1) questa deportanza previene la separazione del flusso alle estremità, evitando quindi lo stallo d’estremità alare, evitando  così l’entrata in vite; 2) la mancanza di distacco della vena fluida evita la presenza di uno stallo posteriore; 3) entrambi gli elevoni su vuol dire la presenza di una coppia positiva, di conseguenza questa configurazione determina anche una certa stabilità in spirale, mentre l’aereo vira, questa è molto importante durante il volo strumentale;

I Tuttala I Difetti Asse di beccheggio Analizziamo il secondo: muso in giù. Conseguenze: 1) questa deportanza previene la separazione del flusso alle estremità, evitando quindi lo stallo d’estremità alare, evitando  così l’entrata in vite; 2) la mancanza di distacco della vena fluida evita la presenza di uno stallo posteriore; 3) entrambi gli elevoni su vuol dire la presenza di una coppia positiva, di conseguenza questa configurazione determina anche una certa stabilità in spirale, mentre l’aereo vira, questa è molto importante durante il volo strumentale; 4) questa coppia positiva aiuta anche a migliorare la stabilità attorno all’asse verticale;

I Tuttala I Difetti Asse di beccheggio Analizziamo il secondo: muso in giù. Conseguenze: 1) questa deportanza previene la separazione del flusso alle estremità, evitando quindi lo stallo d’estremità alare, evitando  così l’entrata in vite; 2) la mancanza di distacco della vena fluida evita la presenza di uno stallo posteriore; 3) entrambi gli elevoni su vuol dire la presenza di una coppia positiva, di conseguenza questa configurazione determina anche una certa stabilità in spirale, mentre l’aereo vira, questa è molto importante durante il volo strumentale; 4) questa coppia positiva aiuta anche a migliorare la stabilità attorno all’asse verticale; 5) il prezzo da pagare per questi vantaggi è l'aumento della resistenza indotta, e la maneggevolezza diminuisce rispetto ad un centraggio corretto.

I Tuttala Le soluzioni Per risolvere questi problemi si sono usate le seguenti soluzioni:

I Tuttala Le soluzioni Per risolvere questi problemi si sono usate le seguenti soluzioni: Svergolamento alare (geometrico + aerodinamico)

I Tuttala Le soluzioni Per risolvere questi problemi si sono usate le seguenti soluzioni: Svergolamento alare (geometrico + aerodinamico) Profili autostabili

I Tuttala Le soluzioni Per risolvere questi problemi si sono usate le seguenti soluzioni: Svergolamento alare (geometrico + aerodinamico) Profili autostabili Coda appuntita

I Tuttala Le soluzioni Per risolvere questi problemi si sono usate le seguenti soluzioni: Svergolamento alare (geometrico + aerodinamico) Profili autostabili Coda appuntita Flap sul bordo d’uscita

I Tuttala Le soluzioni Lo svergolamento può essere di due tipi: Aerodinamico : questo consiste in una variazione del profilo, dall’attacco alare all’estremità alare. Geometrico: questo consiste nella variazione dell’angolo d’attacco del profilo, per esempio potremmo avere all’attacco alare un angolo di 7 °, per arrivare all’estremità con un angolo di -3°.

I Tuttala Le soluzioni Lo svergolamento serve a modificare l’andamento della portanza lungo l’apertura alare. Così facendo modifichiamo anche la resistenza. Normalmente si usa lo svergolamento per ottenere alle estremità alari un valore di resistenza basso. In questo modo le superfici di controllo hanno una migliore efficienza. Nei tuttala inoltre hanno anche l’effetto di stabilizzare l’aereo.

I Tuttala Le soluzioni I profili autostabili: Questi profili hanno la proprietà di autostabilizzarsi, senza la necessità di avere una superficie stabilizzante (il piano orizzontale di coda oppure le alette canard) staccata.

I Tuttala Le soluzioni La coda appuntita è un’idea dei fratelli Horten, serve per dare alla linea focale dell’ala una forma come da figura. Inoltre in questo modo si fa in modo da accelerare la velocità del fluido in prossimità della mezzeria. Così facendo riduciamo l’effetto della turbolenza che si crea in questa area, dovuta allo scontrarsi dei flussi causati dalla differenza di pressione tra dorso e ventre dell’ala.

I Tuttala Le soluzioni I flap in questo caso sono delle piccole superfici mobili poste su tutto il ventre del bordo d’uscita, che possono ruotare verso il basso in senso orario di 90°. Il movimento tra quelle dell’ala destra e quelle dell’ala sinistra può essere sia concorde che discorde. Lo scopo di queste superfici è di frenare l’ala dove vengono estratti. Infatti questi flap servono ad avere lo stesso effetto di una deriva verticale. Lo ottengono poiché mentre rallentano un’ala, l’altra prosegue senza ulteriore resistenza, così si produce una rotazione del velivolo lungo l’asse verticale.

I Tuttala I pregi - La scarsa stabilità direzionale, che ci dava alcuni difetti, ci aiuta perché ci consente di ottenere una buona stabilità spirale, molto comoda in volo in termica.

I Tuttala I pregi - La scarsa stabilità direzionale, che ci dava alcuni difetti, ci aiuta perché ci consente di ottenere una buona stabilità spirale, molto comoda in volo in termica. - Un tuttala ben progettato e realizzato è dotato di ottime caratteristiche di volo ed è molto difficile farlo entrare in vite.

I Tuttala I pregi - La scarsa stabilità direzionale, che ci dava alcuni difetti, ci aiuta perché ci consente di ottenere una buona stabilità spirale, molto comoda in volo in termica. - Un tuttala ben progettato e realizzato è dotato di ottime caratteristiche di volo ed è molto difficile farlo entrare in vite. - Questa configurazione presenta bassi valori di resistenza d’attrito.

I Tuttala I pregi - La scarsa stabilità direzionale, che ci dava alcuni difetti, ci aiuta perché ci consente di ottenere una buona stabilità spirale, molto comoda in volo in termica. - Un tuttala ben progettato e realizzato è dotato di ottime caratteristiche di volo ed è molto difficile farlo entrare in vite. - Questa configurazione presenta bassi valori di resistenza d’attrito. - E’ molto facile montarvi una motorizzazione spingente, la quale migliora la stabilità del velivolo.

I Tuttala I pregi - La scarsa stabilità direzionale, che ci dava alcuni difetti, ci aiuta perché ci consente di ottenere una buona stabilità spirale, molto comoda in volo in termica. - Un tuttala ben progettato e realizzato è dotato di ottime caratteristiche di volo ed è molto difficile farlo entrare in vite. - Questa configurazione presenta bassi valori di resistenza d’attrito. - E’ molto facile montarvi una motorizzazione spingente, la quale migliora la stabilità del velivolo. - Il materiale necessario alla sua realizzazione è minore rispetto a quello di una configurazione classica.

I Tuttala Per capire meglio la forma dei tuttala viene ora proposto un modello 3D. Il velivolo è l’horten IX, oppure l’Ho-229. Per sapere come realizzare un modello 3D clicca qui.

Creazione di un modello 3D grazie alle funzioni in 2 variabili Per la realizzazione di un ala nei programmi 3D (io prenderò 3D Studio Max), si può sfruttare un loro comando che usando le sezioni e le curve di livello, traccia la superficie 3D creandosi una funzione in 2 variabili. Vediamo ora come si costruisce il modello 3D: Costruzione delle curve di livello Costruzione delle sezioni Posizionamento corretto delle sezioni con le curve di livello Attivazione del comando del programma

Creazione di un modello 3D grazie alle funzioni in 2 variabili 1) Costruzione delle curve di livello. Nel nostro caso esse sono i profili alari posti a diversi punti lungo la semiala

Creazione di un modello 3D grazie alle funzioni in 2 variabili 2) Costruzione delle sezioni. Nel nostro caso esse sono rappresentate dalla curva che rappresenta il bordo d’entrata e da quella che rappresenta il bordo d’uscita.

Creazione di un modello 3D grazie alle funzioni in 2 variabili 3) Posizionamento corretto delle sezioni con le curve di livello Ora bisogna allineare correttamente le sezioni con le curve di livello, altrimenti la funzione che creerà il programma potrebbe dare problemi.

Creazione di un modello 3D grazie alle funzioni in 2 variabili 4) Attivazione del comando del programma Ora si avvia il comando che creerà la nostra superficie: l’ala.

Creazione di un modello 3D grazie alle funzioni in 2 variabili Ora definiamo un po’ i termini usati: Funzione in due variabili: è una legge di qualsiasi natura che permette di associare ad ogni coppia ordinata di numeri reali (x;y) appartenente ad un dominio D, sottoinsieme di R², uno ed un solo numero reale z.

Creazione di un modello 3D grazie alle funzioni in 2 variabili Ora definiamo un po’ i termini usati: Sezioni: i grafici sezione sono delle curve ottenute “tagliando” la nostra funzione lungo un piano verticale ( xz oppure yz ), ottenuto assegnando a una delle due variabili (x o y) un valore costante, ottenendo quindi una funzione in una variabile indipendente (la x o y), e una dipendente (la z).

Creazione di un modello 3D grazie alle funzioni in 2 variabili Ora definiamo un po’ i termini usati: Curve di livello: queste sono delle linee che otteniamo “tagliando” la nostra funzione lungo un piano parallelo a quello xy. Otteniamo così una serie di curve poste su piani diversi che assomigliano alle curve di rilievo delle cartine topografiche. Per ottenere queste curve usiamo lo stesso sistema delle sezioni, solo che ora diamo a z un valore costante.

Creazione di un modello 3D grazie alle funzioni in 2 variabili Ora definiamo un po’ i termini usati: Che differenza c’è tra curve di livello e sezioni? Anche se sembrano uguali, in realtà sono 2 cose diverse, infatti riprendendo la definizione sappiamo che per ogni coppia ordinata di (x;y), abbiamo uno ed un solo valore di z. Quindi mentre le curve di livello possono essere anche delle curve chiuse, quindi non sono necessariamente delle funzioni, le sezioni devono esserlo, altrimenti per una coordinata (x;y), potremmo ritrovarci due punti di z.

Creazione di un modello 3D grazie alle funzioni in 2 variabili Ma se non avessimo un programma che traccia le funzioni come possiamo capire come sono fatte? Il procedimento consiste nel: Trovare il dominio della nostra funzione Tracciare una serie di grafici sezione Tracciare una serie di curve di livello A questo punto ci siamo già fatti un’idea di come può essere fatto un grafico in 3 dimensioni.