Volo di canard "standard" (cioè con solo 2 singole superfici portanti) di cartoncino

= evoluzione degli aeromodellini tipo Paper.2.

 

Ing. Flavio Mattavelli - matta.a@tiscali.it

Relaise maggio 2015, aggiornamento novembre 2023, seguito del mio articolo: "Volo libero con Divagazioni", 2015.

 

Non sono un Ing. aeronautico, ma solo un aeromodellista curioso di aerodinamica.

Le mie Divagazioni sono fantasiose, ma le osservazioni sono reali.

Il progetto di questi miei aeromodellini canard di cartoncino è a licenza libera.

 

Derivatio nominis.

Paper, oltre che al noto significato di carta, vuol ricollegarsi a Paper-ino, cioè piccolo "canard", confondendo un poco le anatre con le papere. 

 

Paper 1.

Riporto per confronti una foto dell'originario modello, peso finito circa  4,1 grammi, canard che però non è "standard", nel senso del titolo.

Il canardino è costruito come nell'articolo "Volo libero con Divagazioni", apertura alare 170 mm in pianta, misurata con le due semiali del tutto accostate. Corda semiala all'attacco fusoliera circa 50 mm, alla piega della deriva 30 mm. Ricordo che è meglio, solo per voli in aria calma, ritagliare il compensatore anteriore leggermente più stretto della foto, conservandone la lunghezza (la prospettiva inoltre è deformante).

 

Occorre correggere quanto scritto nell'articolo "Volo libero con Divagazioni", perchè il cartoncino bristol bianco sempre da me impiegato non è grammatura 250 g/m2, bensì è soltanto 180 g/m2, ben rigido.

Il peso inferiore favorisce l'efficienza apparente di planata, a condizione che le superfici portanti siano sempre sufficientemente rigide, come nel caso del Paper.1 bianco.

 

Per le taglie dei modelli proposti consiglio di non usare cartoncini sotto 180 g/m2, onde non inarcare in volo le estremità alari ed onde resistere almeno ai minimi colpi d'aria. Ritengo la grammatura 180 g/m2 al limite inferiore di valida costruibilità di questi canard di cartoncino, mentre penso a 300 g/m2 come ad un limite superiore, oltre il quale sarebbe meglio pensare di costruire in alternativa almeno un "balsetta" di dimensioni maggiori, se non un aeromodello più impegnativo.

 

Caratteristiche dei cartoncini impiegati, in formato A4, fogli pesati prima di effettuare i ritagli delle rispettive sagome.

 

·        tipo beige, peso circa 15,5 grammi, quindi grammatura circa 250 g/m2 (essendo il formato A0 = 841x1189 mm, cioè superficie 16 volte il formato A4, pari a 1 m2). Il cartoncino beige è leggermente più pesante del bristol bianco, ma purtroppo il beige è apparentemente più deformabile del bianco. Allorquando il beige viene piegato, rispianato e ripiegato, nel caso di ali lunghe e sottili regge malissimo la ripiegatura, cioè le semiali nella maggioranza delle volte si sollevano troppo in volo normale ed il modello cambia l'assetto della traiettoria di planata. Ciò non succede col cartoncino bianco, tranne che dopo un numero elevato di cicli di piegature alternate.

·        bristol bianco da disegno marca Fabriano tipo 4 ruvido, peso circa 11 grammi, quindi grammatura circa 180 g/m2. Rigidità ben accettabile.

 

Paper.2.

Viene proposto in 2 versioni di canard "standard". Le foto sono tutte quasi nella stessa scala. L'apertura alare è influenzata dall'apertura della V della fusoliera; le misurazioni sono state fatte tutte a V chiusa, ma la V si apre comunque in volo, soprattutto nella versione beige, che ha lo spessore dell'ex-compensatore rivoltato tutto dentro alla fusoliera, fungendo da distanziale di apertura della V.

 

Paper.2.0 (beige), peso modello finito circa 5,5 grammi, apertura alare 160 mm. Il modello appare con ali di poco maggior superficie del Paper.1 perché la corda di attacco, escluso il raccordo, è circa 58 mm, mentre la corda alla piega delle derive è circa 33 mm. Per effetto prospettico anche la superficie del timone anteriore appare più grande di quanto non è in realtà.

 

Paper.2.0 è sostanzialmente un tipo Paper.1 al quale è stata ridotta la superficie del solo timone anteriore di un buon 25 - 30 % ed è stato piegato il compensatore di punta tutto all'interno della fusoliera, la qual ultima cosa non guasta perché pone un leggero peso in punta all'aeromodello. L'eliminazione della superficie del compensatore teoricamente dovrebbe essere un vantaggio aerodinamico, però la sporgenza della punta è una superficie laterale anteriore, certo non utile per la stabilità direzionale e trasversale.

La planata di un tale modello ben stabilizzato, costruito con derive appropriate, è comunque accettabile e paragonabile a quella del Paper.1, tuttavia mi appare poco più veloce e con poco meno efficienza, soprattutto per via del maggior peso. Io accetterei di volare con una "cabrata lunghissima" (cioè con un'unica leggera spanciata per tutto il volo), prima di ritagliare ulteriormente la superficie del timone anteriore, onde evitare l'assetto troppo cabrato "corto" (cioè con corte scampanature ripetute). Infatti un timone anteriore ritagliato troppo piccolo renderebbe l'aeromodello troppo picchiato.

Nel Paper 2.0 ho aggiunto un raccordo davanti all'ala a freccia, mentre preferisco le 2 derive sempre alle estremità alari piegate in basso, diciamo proprio ad M. Infatti le semiali non sono piegate ad ala di gabbiano, ma sono semplicemente sempre a diedro positivo, mentre costruttivamente ho piegato le 2 derive sempre entrambe verticali e simmetriche. Una leggera non verticalità di una delle 2 derive od una piega non parallela alla radice di piega di attacco di una delle semiali potrebbe innescare il rollio o comunque una deviazione di traiettoria.

Siccome il raccordo alare è di superficie consistente, anche il timone anteriore non è stato molto rimpicciolito rispetto alla soluzione Paper.1, desiderando la "cabrata lunghissima".

Nel siffatto Paper.2.0 può verificarsi quindi talora una tendenza a leggera cabrata soprattutto tendenziale a fine volo, contemporanea ad inclinazione trasversale costante (rollio senza ritorno alla traiettoria iniziale), restando il modello inclinato costantemente fino al termine della planata, secondo una traiettoria finale leggermente curva. Io attribuisco ciò a difetti di piega del cartoncino ( perlopiù trattasi di una sola semiala ritorta), insieme a scarsa stabilità longitudinale, cui si può porre rimedio riducendo ulteriormente poco la superficie del timone anteriore, inoltre correggendo la simmetria delle derive e dei diedri trasversali, magari deformando queste condizioni strutturali con un leggerissimo tocco di torsione sul cartoncino, a contrastare la indesiderata variazione di traiettoria, come se si agisse con una superficie di controllo mobile dei veri aerei (es. alettoni).

Verificherete il risultato dopo alcuni lanci di prova, dopo aver modificato almeno una deriva e/o meglio svirgolato una semiala come tramite un solo alettone, o semplicemente modificato solo il diedro di una semiala o di una deriva, operazioni comunque caratterizzate da forte aleatorietà dei risultati.

 

Paper.2.1 (bianco), peso modello finito circa stimato 3,6 g, apertura alare cira 170 mm. Corde 55/30 mm, però questo modello ha una freccia alare (poco) maggiore di quella degli altri.

 

E' un canard "standard", cioè solo con 2 superfici portanti, ala e timone, questo completamente privo del peso ed effetto relativo all'ex-compensatore anteriore.

L'ala può essere ritagliata con raccordo alla fusoliera, ma nel modello proposto il raccordo non esiste.

Anche per effetto della maggior freccia alare, il timone del Paper.2.1, ritagliato a delta per ragioni estetiche, è di superficie più piccola (circa 25 % in meno) di quella del timone del Paper.2.0. Per riferimenti indico che la superficie del timone è poco più del 50 % della superficie del solo timone anteriore del tipo Paper.1, conteggiato senza compensatore, lasciando sempre circa le stesse incidenze dei piani portanti di tutti i modelli analizzati.

Anche per questo modello potrebbe esserci una tendenza al rollio senza ritorno alla traiettoria iniziale, però in caso di tendenza al rollio sembra che la stabilità trasversale sia forse poco più efficace di quella del Paper.2.0, anche per l'esecuzione con diverso cartoncino, tuttavia le 2 planate sono quasi identiche.

Nel Paper.2.1 è stato usato un cartoncino bristol bianco più rigido e più leggero del cartoncino beige del Paper 2.0. Il peso influisce sulla planata, ma soprattutto è la rigidità ed indeformabilità del cartoncino che conta. La semiala più rigida risponde meglio alle eventuali devianze di rollio.

Come nel caso precedente, eventuali devianze dalla stabilità trasverso-laterale possono semplicemente venir corrette con un semplice tocco opportuno alla deriva o alla semiala apparente più storta, tocco che poi l'elasto-plasticità, se nervosa, del cartoncino nella maggioranza dei casi manterrà per i successivi lanci.

Consiglio di lanciare sempre per volo in traiettoria rettilinea poco inclinata in basso, magari desiderando la "cabrata lunghissima" per la massima durata del volo, sperando nell'assenza di devianze trasverso-laterali, che tuttavia possono manifestarsi al culmine di ogni cabrata. Del resto rimpicciolire troppo il timone potrebbe far avvicinare troppo il baricentro del modello al punto neutro aerodinamico e quindi potrebbe diminuire una stabilità già precaria. In questo senso il Paper.2.0 longitudinalmente è leggermente più stabile, ma direzionalmente è leggermente peggiore del Paper.2.1.

 

Riguardo alla durata dei voli, il Paper.2.1 mi sembra poco più lento del Paper.2.0, ma veloce quasi come il Paper.1.

Il Paper.1, avendo il timone anteriore di superficie portante maggiore, appare il più lento, efficiente (quando ha il compensatore ristretto) e quindi a maggior durata di volo in assoluto, tra i modelli proposti, pur senza avere un'apparenza di primato eclatante.

Osservare che infatti il peso del Paper.1 è maggiore, di circa mezzo grammo, del peso stimato del Paper.2.1

Quindi l'effetto positivo della maggior portanza è controbilanciato dall'effetto negativo del maggior peso.

Il peso però in realtà è indispensabile in tutti i casi, e determina la velocità di planata libera, associato alla risultante ed ai momenti di tutte le forze aerodinamiche, che dipendono dal vento relativo. Riguardo alle differenze di velocità dei vari modelli stabilizzati si tratta di inezie comunque mal valutabili.

 

Elucubrando.

Questi modelli hanno un limite di tolleranza dei difetti o delle errate variazioni progettuali e costruttive elevato, che li rende di facile realizzazione, se non si pretende troppo dalle caratteristiche di volo. Premetto alcune nozioni di aerotecnica spicciola degli alianti.

Ai fini della stabilità di un volo librato normale occorre che il baricentro sia davanti al punto neutro aerodinamico dell'intero modello, fino alla distanza di massima stabilità, oltre la quale il modello inizia a divenire troppo picchiato. Cioè il momento peso/portanza globale (composta con resistenza globale) deve equilibrare il momento delle forze aerodinamiche, in modo che la componente del peso sulla traiettoria faccia procedere, vincendo la resistenza globale del modello, senza effettuare né una picchiata né una cabrata continua, in risposta ad una sollecitazione esterna tendente a modificare la traiettoria diritta del moto uniforme.

Se il baricentro è dietro al punto neutro il modello cabra irreparabilmente, scendendo all'indietro. Questi 2 punti sono difficili da trovare a priori, prima del volo, nelle posizioni ideali sui vari modelli. Se i 2 punti coincidono il modello è teoricamente indifferente; per librarsi accettabilmente deve essere leggermente picchiato (famoso il detto: "modello picchiato, modello salvato"). Facendo scorrere il baricentro dal punto neutro fino alla distanza di massima stabilità, in posizioni intermedie succede uno scampanamento o delfinaggio lungo la traiettoria di planata, delfinaggio che è più o meno pronunciato secondo l'entità del diedro longitudinale, cioè dell'angolo di calettamento tra l'ala ed il gruppo timoniero anteriore.

I canard di cartoncino delle versioni Paper.2 differiscono soprattutto per la tipologia del timone anteriore "standard" singolo, fornendo però, se ben stabilizzati, praticamente quasi gli stessi risultati di planata dei Paper.1, che, come analizzato in precedenza, sono canard "non standard", con timone anteriore portante compensato da una terza superficie deportante, che varia il diedro longitudinale. Ritengo che il Paper.1 abbia un diedro longitudinale minore degli altri, per effetto dell'incidenza negativa del compensatore.

Avevo scritto all'inizio dell'altra pagina che non voglio aggiungere pesi in punta estranei al cartoncino, per far avanzare il baricentro. Siccome non è possibile alleggerire l'ala posteriormente recante le derive dei modelli, per evitare ritagli di cartoncino in coda, ho seguito l'idea di spostare indietro il punto neutro del modello più del contemporaneo spostamento all'indietro del baricentro, che si ottiene ritagliando le parti anteriori del modello. In pratica ho ritagliato il bordo d'uscita del timone per ridurne la superficie portante; risultando un braccio di leva leggermente maggiore, si potrebbe rendere la superficie del timone piccolissima nella maggioranza dei casi, quindi rendere i modelli quasi picchiati, ma ovviamente conviene fermare i ritagli del timone anteriore appena si raggiunge un delfinaggio accettabile, che consenta quella che altrove (v. Paper.2.0) ho chiamata la desiderata "cabrata lunghissima", in condizioni limite di stabilità accettabile in aria calma, ma già inaccettabile con leggera brezza.

Per inciso, eliminando completamente ogni traccia di timone il modello canard si ridurrebbe ad una freccia balistica e non si deve più parlare di volo, bensì di tiro.

Sperimentalmente si può fare la prova dell'affondata da fermo (°), ma i risultati pratici delle affondate sono quasi tutti uguali per i vari aeromodelli proposti, tranne che per il Paper.1 originale e, con meno evidenza, per il Paper.1 modificato, secondo l'entità del ritaglio del compensatore anteriore.

 

Inoltre generalmente per la stabilità credo che sia meglio un'ala a freccia pronunciata, anche se meno efficiente aerodinamicamente in questi canard.

Le differenze di volo sono difficilmente apprezzabili in tutti questi modelli, essendo tutti costruiti circa con la medesima ala ed il medesimo criterio costruttivo, pur con diedro longitudinale ambiguo e con differenze di pesi praticamente quasi trascurabili.

Un peso maggiore potrebbe essere gradito quando l’aria fosse leggermente mossa, ma far volare tutti questi modelli con vento equivale a un suicidio.

Riguardo all'entità del diedro longitudinale ideale per queste lastre piane di cartoncino non saprei, ma deve essere sempre leggermente positivo.

Oltre alla fondamentale impostazione del diedro longitudinale, a tutti gli effetti occorre sempre impostare le semiali con un piccolo diedro trasversale positivo prima di lanciare, controllando che le 2 derive siano verticali e tutto il canard simmetrico, allo scopo di ottenere una traiettoria rettilinea in aria calma.

 

Stimo l'efficienza (°°) di planata media in aria calma, per dislivello 1 m, per il Paper.1 corretto con compensatore reso piccolo oltre 5,5 m, per il Paper.2.1 (alla pari con Paper.1 originale) circa 5 m, per Paper.2.0 circa 4,5 m. Con vento leggero ascensionale l'efficienza può migliorare, ma la traiettoria solitamente ne risente troppo. Una leggera brezza controvento può consentire tratti di volo in salita, quando i modelli siano centrati per assetto a "cabrata lunghissima".

 

In una scala scolastica elementare da 0 a 10, con criterio personale discutibile, in planata voto la stabilità longitudinale 7/8 per il Paper.1 corretto, 8½ per il Paper.1 originale, mentre voto 7/8 per il Paper.2.0 e voto 7 per il Paper.2.1, votazioni più alte raggiungibili dopo qualche adattamento dei cartoncini, talora  con incostanza dei risultati (nei primi lanci talora il volo è andato peggio, ma i voli non sono sempre ben riusciti anche dopo le correzioni effettuate prima dei lanci successivi, in parte per colpa del tipo di cartoncino, però anche per una geometria progettuale migliorabile). L'aleatorietà della traiettoria di volo dipende soprattutto dalla stabilità latero-trasversale, a cui si possono dare gli stessi voti, purché si lanci con tutti i cartoncini a posto ed in assenza di vento.

 

In conclusione il Paper.1 corretto con compensatore piccolo potrebbe essere e non essere il migliore, ma essere uno dei più facilmente migliorabili modelli delle tipologie canard proposte, a condizione sempre che il vento o la flessibilità delle superfici portanti non inducano ad assetti spericolati.

 

Non credo che altri modelli di cartoncino (es. Paper.3) risultino molto meglio, cioè credo che ci sia un limite all'evoluzione degli aeromodelli canard di cartoncino, oltre il quale l'efficienza e la stabilità di planata non migliorano sensibilmente, tuttavia la strada delle sperimentazioni è sempre stata e sarà sempre maestra in ogni tecnologia aeronautica.

 

(°) Prove di caduta libera in picchiata verticale = affondata da fermo.

Ovviamente tutto presuppone che la struttura, come per gli aerei veri, sia in grado di reggere la picchiata verticale; nei casi dei nostri aeromodelli di cartoncino le ali non si devono chiudere in picchiata verticale, cosa che potrebbe succedere se la struttura è stata sottoposta in precedenza a ripiegature alternate del cartoncino, solitamente necessarie per effettuare ritagli correttivi delle superfici.

Come indice di stabilità longitudinale, se salite almeno al primo piano di un edificio e lasciate semplicemente cadere in verticale tutti questi aeromodelli di cartoncino appesi per la coda, dovrebbero riprendersi automaticamente in orizzontale prima di arrivare a terra in verticale, descrivendo un quarto di cerchio avente raggi:

·         4/6 m circa per la versione del Paper.1 più o meno corretta con riduzione della superficie del compensatore anteriore,

·         6 m per il Paper.2.1

·         6/8 m per il Paper.2.0

I modelli con i raggi di rimessa più stretti dopo la rimessa generalmente scampanano ("delfinano") con spanciate corte e veloci, mentre quelli con raggi maggiori possono scampanare con spanciate lunghe e alla fine con delle cabrate più lente. A fine cabrata può anche succedere che il modello, se eccessivamente cabrato, si arresti in volo e cada all'indietro di piatto, a foglia morta (Paper.1 corretto con troppa riduzione del compensatore anteriore, avente affondata con raggio di ripresa 4 m circa).

Invece riguardo alla versione originale del Paper.1 (con compensatore di grande superficie, pure apparentemente stabile in volo normale, ma con efficienza di planata minore della versione corretta), se si effettua la prova di picchiata libera, l'aeromodello picchia a candela, cioè il modello arriva di muso a terra su una traiettoria quasi verticale, avendo provato da un'altezza di circa 9 m. Se il punto di sgancio fosse ben più alto probabilmente potrebbe esserci una ripresa in planata, dopo grandissimo raggio, ma anche non esserci affatto la ripresa dopo l'affondata. Ciò sarebbe un indice di grande stabilità, ma di acrobaticità ed efficienza discutibili. Non ho fatto la prova da oltre 9 m.

Post Scriptum 2023.

 

Ho ripreso a costruire i miei canardini a freccia positiva, utilizzando cartoncini rigidi oltre 220 g/m2, ma anche 180 g/m2 molto rigidi (e pure carta rigidissima).

Ho denominato tale “standard” PAPER 2 bis.

I modelli sono realizzabili tramite istruzioni nelle seguenti immagini, secondo le dimensioni del canardino desiderato, in funzione delle modalità di stampa delle immagini.

 

Sono possibili 2 modalità di stampa, una (a pieno foglio A4) dall’icona dell’immagine salvata, un’altra dal file aperto (in genere viene stampato un disegno ridotto circa del 30%), più le modalità intermedie offerte dalla stampante.

Quindi l’apertura alare del canardino, se ricavato da foglio A4 stampato ridotto, in ordine di volo, è circa 160 mm (150 con V fusoliera chiusa a pacco), mentre, qualora ricavato da foglio A4 stampato pieno, risulta circa 230 mm (210 con V fusoliera chiusa a pacco).

Comunque risulterà un modello relativamente piccolo (per il più piccolo consiglio una grammatura 180 g/m2 anche non particolarmente rigida, laddove potrebbe bastare addirittura una carta comune, purché ben rigida).

I modelli più piccoli sono da realizzare con più attenzione e sono più difficili da far volare bene, rispetto ai modelli più grandi (per i quali è indispensabile una grammatura oltre 220 g/m2, qualora meno rigidi).

Nei seguenti disegni il baricentro  è circa in posizione di volo centrato, ma potrebbero nascere problemi di volo non tutti imputabili ad un errato centraggio.

 

Ulteriori informazioni e precisazioni per il volo dei PAPER 2.

1) Fare attenzione quando si tagliano, meglio con una forbicina ricurva, i raccordi alla fusoliera, altrimenti si potrebbe stortare il cordolo alla base della V della fusoliera e ciò potrebbe poi determinare una planata virata (per lo più a sinistra, tagliando con la mano destra).

2) Più che il peso importa la rigidità elastica del materiale.

Si potrebbe far volare un modello anche più leggero, purché abbastanza rigido, altrimenti le semiali in volo si alzerebbero troppo, determinando un diedro trasversale eccessivo, addirittura fino alla chiusura quasi totale, ad esempio in caso di modelli di carta “flaccidi”.

Tale fatto potrebbe determinare una planata “cabrata” anomala, cioè, pur col baricentro esatto, un delfinamento con ripetute cabrate e picchiate, rispettivamente ad ala aperta o molto chiusa in successione.

Un analogo modello, se fosse invece con semiali rigide, non sarebbe similmente “cabrato”.

In alternativa, con un cartoncino troppo pesante, peggio se plastificato, e in tal caso anche per grammature basse, sarebbe impossibile piegare indietro, 45° all’interno della fusoliera, le 2 corna di appesantimento per il centraggio del baricentro.

Attenzione che i cartoncini, quando scarsamente “elasticamente rigidi”, possono anche essere “gnucchi”, cioè plasticamente deformabili quasi senza reazioni elastiche, e restare deformati, oppure possono essere senza scampo “flaccidi”, cioè non offrire resistenza alle flessiotorsioni, quindi sbandierare torcendosi al vento, ad esempio come una carta leggera, scarsamente elastica e plastica, cioè in sostanza niente affatto rigida. Se i cartoncini, e peggio la carta, sono “flaccidi” non devono essere mai usati.

3) Prima del volo, per verificare la simmetria, capovolgere il modello, appoggiarlo su una superficie piana, lasciando la fusoliera capovolta a /\ aperta. Verticalizzare le 2 derive. Pinzare con 2 dita sotto l’ala senza stringere, controllare visivamente la simmetria dei diedri trasversali di ala ed alette canard.

4) La fusoliera in volo dovrebbe restare sempre aperta a V, più o meno con tendenza alla chiusura in volo, il che innalza le semiali in volo. Un minimo diedro alare, circa 10° per parte, è indispensabile per la stabilità trasversale.

La geometria proposta realizza il giusto diedro in volo solo per una buona media rigidità del cartoncino, né troppo né poco rigido, lanciando con l’ala da fermo in posizione di diedro minimamente negativo, meglio se orizzontale, o pochissimo positivo.

In caso di cartoncini flaccidi può non bastare il raccordo alare, che è stato disegnato per aumentare la lunghezza resistente della piega delle semiali (come nel tipo Paper 2.0, ovvero in omaggio ad alcuni canard di Burt Rutan).

Con la V sempre un poco aperta c’è un vantaggio anche per la superficie portante del timone anteriore. Se però la V si chiudesse, o fosse obbligata chiusa, magari con un nastro adesivo sul corpo centrale della fusoliera, il modello potrebbe risultare picchiato, tanto più picchiato con cartoncini flaccidi, con le semiali alzate in volo a diedro trasversale oltre 25° per parte, limite oltre il quale un modello non correggibile andrebbe cestinato.

Anche modelli di cartoncino invece troppo rigido, che volassero quasi bene con V fusoliera molto aperta, picchierebbero fortemente con fusoliera tutta chiusa. Dico quasi bene per non dire modelli “cabrati”, nel qual caso, quando lenti in salita, qualche rara volta si arrestano e possono ruotare indietro a giostra, come descritto nel caso successivo.

5) Qualora il timone anteriore fosse troppo grande, e/o troppo inclinato in su, cioè troppo portante, ho notato un'estrema instabilità longitudinale dopo i primi metri di traiettoria di planata diritta. In tal caso il modello cabra, rallenta, poi perlopiù stalla, indi scende spesso quasi in vite ruotando come una giostra, talora retrocedendo.

Non volendo rifare il modello con le giuste inclinazioni reflex, in caso di cabrata si può diminuire la superficie del timone anteriore (meglio refilare solo il bordo d’uscita del timone anteriore), ma non si deve diminuire oltre un certo limite, oltre il quale il modello, dopo aver migliorato, tornerebbe cabrato instabile, per arretramento del CG dietro al punto neutro, punti che sono assai vicini.

Col timone anteriore più piccolo il CG si sposta pure poco indietro, però meno di quanto si sposterebbe indietro il punto neutro per superficie alette più piccola. Attenzione che trattiamo di spostamenti piccolissimi, ottenibili con solo da 1 a max. 4 mm circa di refilatura delle alette canard.

6) Prima di refilare la superficie del timone anteriore provare ad abbassare entrambe le alette, per diminuire la loro portanza.

(Si potrebbe anche alzare entrambe le alette, ma aumenterebbe l’instabilità direzionale, per innalzamento del centro di spinta laterale).
Spesso col timone a V tail capovolta, cioè a lambda = /\, con solo diedro anteriore negativo, il volo può divenire perfetto longitudinalmente, ma virato direzionalmente.
Innanzitutto le alette a /\ diminuiscono la superficie portante del timone, talora si migliora la stabilità longitudinale, si abbassa il centro di spinta laterale, però non si diminuisce una deriva contraria del muso, anzi si crea una deriva anteriore tripla (considerando il muso fusoliera), che può divenire perversa.

7) Abbassando una sola aletta il modello vira di solito subito anche fortemente, dalla parte dell’aletta abbassata. Idem per il  refilamento di una sola aletta anteriore.
8) Per regolare la planata, oltre agli accorgimenti di base elencati nelle immagini e nei punti precedenti, cioè perlopiù giocare col diedro trasversale delle alette canard, anche separatamente per virare con singola aletta abbassata, o refilata, si può pensare di giocare anche con le semiali e le 2 derive, forzando le loro incidenze, torcendo localmente ed adeguatamente il cartoncino.

L’ambiguo gioco riesce spesso meglio con i cartoncini un po’ gnucchi.

Consiglio però di non insistere a forzare con torsioni, anche se utili al momento, e nemmeno consiglio di refilare troppo le alette canard, né refilare mai né ala né derive. Si può però modificare la verticalità delle derive e vedere cosa succede.

Ulteriori ragguagli nelle successive Conclusioni.

 

Altro simile modello.

 

Per coloro ai quali piacciono le forme tondeggianti ecco un altro canardino chiamato PAPER 2 TEAL, che è caratterizzato da un piano timone più basso del piano ala, il che dovrebbe contribuire ad influenzare meno l’ala tramite un “downwash” appunto sotto di essa.

 

Il nome in inglese significa alzavola (Anas crecca Linnaeus, 1758), che è la più piccola tra le anatre europee selvatiche, in zone umide. L’alzavola maschio è di colore variegato, in alcune parti simile al colore dei bordi della successiva immagine (la femmina è invece perlopiù tutta marrone), infatti TEAL significa anche color verde acqua, da altri detto color ottanio, o color sarcelle. Auguro che il modello abbia una planata fluente come l’acqua placida dell’alzavola, o sarcelle in francese.

 

Se vi limitate a stampare l’immagine del TEAL a file aperto, cioè in formato ridotto, con apertura alare circa 160 mm, si può usare anche della carta formato A4, purché rigida, ma occorre essere più precisi nei ritagli e nelle pieghe, inoltre occorre tollerare qualche maggior correzione dopo i primi voli.

Tuttavia usare un cartoncino veramente rigido è sempre meglio della carta.

 

(°°) L’efficienza dei Paper 2 bis e Paper 2 TEAL potrebbe essere meglio di quella degli altri Paper 2 elencati all’inizio, tuttavia si tratta di minime differenze soggettive, determinate soprattutto dalla precisione di costruzione dei modelli.

Avendo già definito alcune efficienze indicative, ho stimato (circa più o meno 10%):

Paper 2.0 efficienza circa 4,8

Paper 2.1 e Paper 1 originale, efficienza circa 5,3

Paper 1 con compensatore modificato, efficienza circa 5,8

Paper 2 bis e Paper 2 TEAL, efficienza variabile da 6 fino a 7, dipende molto dalla costruzione manuale, con leggerissimi ritocchi alle alette anteriori, curando la perfetta planarità delle semiali.

 

S’intenda sempre che l’efficienza è stata valutata per planate diritte in aria calma, tramite lunghezze ottenibili in 1 m di dislivello, ma nell’incertezza di un possibile guadagno di lunghezza di atterraggio con effetto suolo e nell’incertezza di un possibile, ma involontario, guadagno di lunghezza di lancio a velocità talora troppo sostenuta, oltre la minima di sostentamento iniziale.

 

I lanci per valutare l’efficienza sono stati effettuati perlopiù da altezza d’uomo (cioè da circa 2 m), in pendenza quasi orizzontale verso il basso a bassa velocità, cioè solo tramite un modesto colpo di mano, senza notare picchiate o cabrate iniziali evidenti, ovviamente in modelli precedentemente ben centrati.

 

 

Confronto con i tuttalini tipo A di cartoncino.

 

L’esecuzione dei canardini Paper richiede maggior attenzione dei miei tuttalini “standard”.

Del resto, anche disponendo di cartoncino di maggior superficie e robustezza, la struttura alare dei canardini è più debole dei suddetti tuttalini. Infatti, mentre i tuttalini godono della presenza della clip di plastica che stecca l’apertura alare e contrasta il sollevamento delle semiali, le semiali dei canardini possono più facilmente alzarsi in volo, impedite all’innalzamento esclusivamente dalla rigidità delle pieghe del cartoncino alla radice alare e della piega a V della fusoliera (purtroppo è un doppio sistema angolare di possibile innalzamento eccessivo delle semiali, in caso di pieghe deboli).

 

Analogamente che per i tuttalini, nel caso si utilizzino cartoncini monoruvidi, per i canardini PAPER 2 bis e Paper 2 TEAL potrebbe essere diverso il comportamento di volo secondo la realizzazione con il lato ruvido sopra o sotto l’ala.

Sempre intendendo la goffratura ruvida parallela al lato corto del foglio, per i canardini PAPER 2 si potrebbe teorizzare un discorso sulle travi inflesse come quello fatto per i tuttalini tipo A.

Tuttavia in pratica non esistono grandi differenze tra mettere il ruvido sopra o sotto l’ala, inoltre il goffrato potrebbe capitare parallelo al lato lungo del foglio senza differenze significative, in quanto le superfici dei canardini non sono molto allungate.

 

Ciò non ostante fare attenzione che il diedro alare dei canardini non sia al momento del lancio talmente negativo da non divenire mai positivo, come invece è indispensabile in volo. Col ruvido sopra l’ala il diedro non diverrà positivo ellittico, come invece avverrà allorquando il ruvido capitasse sotto l’ala, parallelamente alla fusoliera.

Il goffrato ruvido sotto l’ala dunque potrebbe essere e spesso è la soluzione migliore, però ripeto che trattasi di differenze talora trascurabili, a condizione che il diedro trasversale alare permanga positivo e costante per tutta la planata dei canardini.

 

Ricordo che il diedro trasversale dei tuttalini deve essere minimo, cioè può essere minore di quello dei canardini, in ciò facilitato dalla presenza della clip, che stecca le semiali.

Le simili prestazioni di volo invero sono leggermente migliori nei tuttalini.

Alcuni tuttalini tipo A possono infatti raggiungere efficienze di solito circa 7, e forse > 8 in esecuzioni fortunate.

Impiego eventuale della clip di plastica nei canardini.

 

Le 2 corna anteriori di cartoncino ripiegate a 45° all'interno della fusoliera del Paper 2 bis e Paoer 2 TEAL, allo scopo di centraggio, tengono il muso leggermente aperto a V in volo, con un aumento della resistenza frontale e con influenza (talora positiva) sulle portanze delle 2 alette anteriori.

Nei canardini, invece di usare le corna anteriori ripiegate, è possibile tagliare via del tutto le corna alla loro base, ed utilizzare in alternativa una clip di plastica (simile a quella già utilizzata per il centraggio dei tuttalini), posta all'esterno della fusoliera, circa sotto il timone anteriore (= alette canard).

Tale clip di plastica viene ricavata tagliando con un forbicione un dorsetto di cancelleria, quello per il raggruppamento di pochi fogli, largo solitamente circa 11 mm, ma talora anche 15 mm.

La clip deve essere lunga secondo la dimensione del canardino, la sua geometria, nonché la grammatura del cartoncino, per cui la lunghezza della clip è da verificare dopo planate di prova. Indicativamente tale lunghezza può corrispondere alla corda media delle alette anteriori. Anche lo spessore della plastica della clip è importante per il centraggio, che può mutare pure secondo la posizione della clip lungo il muso.

Lunghezze clip.

Mediamente, per aperture alari circa 160 mm (grammatura 180) lunghezza clip 13 – 24 mm, mentre per aperture alari circa 230 mm (grammatura 220) lunghezza clip 27 – 40 mm, tenendo conto che, separatamente per i 2 casi, i valori bassi possono corrispondere a clip ricavabili da dorsetti più larghi e spessi, viceversa i valori alti da dorsetti più stretti, sottili e quindi più leggeri, a parità di lunghezza tagliata dal dorsetto.

 

Il vantaggio della clip, rispetto alle corna, è che la clip si può spostare facilmente lungo il muso della fusoliera, o meglio può essere sostituita facilmente qualora dovesse essere inappropriata, inoltre manualmente la clip è di più immediata applicazione, piuttosto che fare un preciso ritaglio e piegatura indietro delle 2 corna.

Lo svantaggio della clip é che é un pezzo in più rispetto al solo cartoncino, pezzo che può non piacere agli ambientalisti (in caso di perdita del canardino la bandita plastica può essere pericolosa anche per gli animali).

 

Fondamentalmente, la clip chiude la V del muso della fusoliera (ciò potrebbe essere un pregio, agli effetti della resistenza, ma non per la stabilità) richiedendo una maggior superficie delle alette anteriori, a parità di bracci di leva etc., rispetto ai canardini Paper 2 bis e Paper 2 TEAL proposti con solo le 2 corna di cartoncino ripiegate indietro a 45°.

Ciò si traduca nel dover fare un modello per usare la clip con le alette anteriori più grandi circa + 20%, quindi con una minima possibilità di una maggiore instabilità direzionale, possibilità comunque mitigata dall'abbassamento del baricentro con clip sotto la fusoliera e, volendo, mitigata anche dal muso più corto, cioè senza fare la punta a 45°.

 

Conclusioni.

 

Usando la clip mi appare un trascurabile calo di efficienza dei canardini, ma torno a scrivere che trattasi di impressioni. Il volo dipende da molti fattori.

 

In tutti i canardini, le alette anteriori a mio parere è meglio che siano sempre allungate, leggermente rastremate, ma realizzate con pianta non a freccia, né negativa, né positiva, sebbene per ragioni estetiche si possa accettare una leggera freccia del timone anteriore, anche negativa (come nel Paper 2 TEAL).

 

Invece è utile fare l’ala posteriore sempre a freccia positiva, sia per allontanare indietro le 2 derive, che soprattutto per far indietreggiare il punto neutro, approffittando del fatto che la zona centrale anteriore dell’ala raccordata contribuisce con il proprio peso a spostare avanti il baricentro.

Inoltre l’ala a freccia positiva stabilizza direzionalmente.

 

Per ulteriore stabilità direzionale le derive del Paper 2 bis e Paper 2 TEAL sono leggermente convergenti in avanti, in ciò corroborate, nel caso si usasse una clip, dal fatto che, stringendo a pacco solo il muso, la V posteriore della fusoliera si allarga, determinando una maggiore convergenza delle derive.

Si può anche aumentare ancora tale convergenza, tramite nuove piegature, ma con peggioramento dell’efficienza di planata, che potrebbe peggiorare pure in caso di spostamento delle derive dalla verticalità, ancor peggio con allungamenti alari elevati, che inducano forti flessioni e torsioni del cartoncino.

Infatti la forza aerodinamica sulle 2 derive convergenti oltremisura ed eventualmente non verticali potrebbe determinare automaticamente, in funzione di una scarsa rigidità del cartoncino, degli svergolamenti più o meno notevoli delle estremità alari in volo, con conseguente assetto perlopiù cabrato del canardino (essendo le derive poste sotto l’ala).

 

Ricordo che uno svergolamento automatico simile, imposto dalle 2 derive di estremità, è alla base del comportamento di planata dei miei tuttalini tipo MAX, mentre una trasformazione delle 2 derive in “pseudowinglets”, cioè alette di estremità alare a svergolamento anteriore, inclinate in diagonale negativamente sotto il bordo di entrata dell’ala, è alla base dei tuttalini tipo A, ovviamente con l’eliminazione delle 2 alette anteriori canard.

Tutte le illustrazioni ed i testi del mio sito Web sono senza ©, tuttavia è gradita la citazione dell'Autore, obbligatoria quando trattasi di Autore diverso da me. Buona navigazione.

Flavio Mattavelli

Home page dell'intero sito, accessibile pure dall'Indice generale.

Il sito è diviso in 4 sezioni: Conchiglie - Macchine - Aeromodellismo - Gorgonzola .

 

Nella Sezione Aeromodellismo (18 pagine nel 2023) potete visitare:

·         Indice fotografico della Sezione

·         Volo libero con Divagazioni. Modello canard di cartoncino tipo Paper.1

·         Evoluzione dei canard di cartoncino. Modelli Paper.2 (presente pagina del 2015, con Post Scriptum 2023)

·         Differenze tra picchiata, cabrata e "seduta" in volo librato

o    Nozioni fondamentali di centraggio longitudinale, con particolare riferimento al centraggio dell'aeroplanino Paper.1.

·         Canard di carta. Studio di modelli origami tipi Cc 1, 2, 3, 4, con ala a freccia positiva. Non ho realizzato canard di cartoncino e/o carta con ali a freccia inversa.

·         Ornitoplanate. Studio limitato al volo planato dei volatili.

·         Fuochi e baricentro. Approfondimento sulla meccanica del volo degli aeromodelli.

·         n°09 articoli sulla Configurazione tuttala (monografia sulle mie ali volanti di cartoncino, etc., pubblicata a partire da gennaio 2016):

1.   parte prima (tuttala a freccia positiva di cartoncino e carta, principalmente serie T ad "elevons" e serie A con "pseudowinglets")

2.    parte seconda (ali ad alto allungamento, cartoncino, foam, EPE e carta)

3.    parte terza (freccia inversa di cartoncino, modelli di Sogni volanti avanti e anche indietro)

4.    parte quarta (appendice sulle ali ad anello chiuso ed aperto, "prandtlplanes")

5.    parte quinta (miscellanea aerodinamica e centraggio, modelli H, I, J)

6.    parte sesta (modelli tipo MAX di cartoncino, con 2 derivette convergenti sotto l'ala)

7.    parte settima (ipotetici aeromodelli tuttala a svergolamento anteriore regolabile radiocomandati, cioè modelli A-RC & MIX-RC?)

8.    parte ottava (Giano, un foglio di cartoncino che vola mirabilmente)

9.    parte nona (ECOGIANO e perfezionismi trasversali, laterali e longitudinali).

·         Breviario del tuttalinista, con allegato un disegno pdf per la costruzione di un tuttalino di cartoncino tipo A, per lanci senza fionda.

·         Fiondare (seconda parte del Breviario suddetto) con disegno pdf per 2 tuttalini tipo W, per lanci balistici e non.