Fiondare (Seconda
parte del Breviario del tuttalinista).
Introduzione.
Fiondare un tuttala con ala di cartoncino è una pazzia, ma si può.
Esistono 3 varietà di configurazione
tuttala usuali: plank,
freccia positiva e aerodardo.
Tralasciando i tipi plank, realizzabili con profili autostabili,
con il cartoncino si possono fare le ali a freccia positiva ad estremità
svergolate e l’aerodardo, inteso come un tuttalino a freccia positiva senza svergolature,
“stabilizzato” in apparenza solo dal margine statico. L’aerodardo
è usato soprattutto come aeromodello giocattolo. Viene qui proposto con
l’ambizione di approfondirne l’aerodinamica. Mentre un tuttalino
ad estremità ben svergolate (es. tipo A),
tramite un indispensabile giusto reflex longitudinale, plana ben stabile in
volo libero, mosso solo dal peso, un aerodardo senza
motore sarebbe da considerare come una freccia balistica senz’arco, cioè in
volo libero precipiterebbe in teoria come un sasso. L’aerodardo
volerebbe solo quando c’è il motore, ad esempio solo sotto la fiondata da un
elastico. Però il sostentamento aerodinamico può manifestarsi negli aerodardo
condizionati, che chiamerò più avanti
tipi W, i quali lanciati a mano senza fionda appaiono planare talora bene,
efficienti come i
tuttalini tipo A già trattati.
In quest’articolo tratterò come preparare e
fiondare tutti i tuttalini di cartoncino adattabili.
Riassunto.
Un tuttalino
tipo A con gancio sotto l’ala,
fiondato secondo le inclinazioni iniziali del fascio di traiettorie color
rosso, farebbe sempre un looping e poi planerebbe, dopo una picchiata in affondata,
con ripresa finale in una corta planata a ottima efficienza, ma vicino a terra.
Per evitare il looping si può caricare la clip e si ottengono le
traiettorie verdi dei tipi C, che
risultano purtroppo inficiati da forti picchiate finali, per clip troppo
pesante.
Per planare invece senza looping
iniziale e con discese finali talora dolci propongo l’allegato pdf dei
tipi W condizionati
(traiettorie blu, da intendersi con opportuna clip, v. avanti), oppure si può modificare un tipo A in
vari modi discutibili, ottenendo i tipi
M (= A medio verso C), con traiettoria
marrone indicativa. Per C & M si tratta di risultati a planata scadente,
rispetto ad alcune soluzioni W, talora valide ma condizionate, e rispetto alla
soluzione facile ma rivoluzionaria del tipo
R (= A rovescio in tiro). Tutte le traiettorie sono riassunte nel seguente
disegno.
Nel disegno in viola sono rappresentate le
traiettorie di planata a lancio manuale
usuale senza fionda, tenendo presente che il tipo R planerebbe come il tipo
A, essendone identico tranne il gancio, ma planerebbe da una quota più elevata.
Le traiettorie negli altri colori rappresentano invece quelle ottenute tramite
fionda. Il tipo W potrebbe planare come il tipo A solo in particolari
condizioni, altrimenti è da considerare un aerodardo,
più che un’ala volante a freccia positiva.
La fionda più semplice è un anello elastico da cartoleria, sezione quadra
lato circa 1,5 mm, lunghezza dei singoli 2 lati estesi ma non tesi circa 200
mm, tenendo un estremo con una mano e l’altro estremo agganciato al tuttalino. Tenendo il tuttalino
per la coda, cioè la mezzeria del bordo d’uscita, si può tendere l’elastico
anche mezzo metro, sufficiente per un decollo a razzo.
Tranne il caso R, il gancio deve essere sotto il tuttalino,
posizionato sempre più avanti del baricentro. Si può tentare di fare tuttalini a nasi lunghi e clip piccola, però qui non
analizzati.
Per agganciare il tuttalino viene proposta una semplice graffetta (modello 126) messa nei vari
casi sopra, tranne il caso R sotto l‘ala, sulla mezzeria, immediatamente dietro
alla clip di plastica, indi il griffo anteriore verrà aperto, per uso gancetto.
Sotto il tiro dell’elastico con gancetto sotto l’ala il muso in zona clip si solleva leggermente. Invece nel tipo R la
graffetta è applicata sotto l’ala ed il gancetto è sopra l’ala, deflettendo in basso il muso del tuttalino durante il lancio, che avviene però sempre in
verticale.
Cerniera. In
tutti i modelli da fionda esiste, efficace solo fino allo sgancio, una cerniera
della graffetta nella posizione del griffo posteriore (buco), che fa sì che,
sotto il tiro dell’elastico:
o
Quando
il gancio anteriore è sotto l’ala il muso è spinto su dal griffo uso gancio.
o
Quando
il gancio anteriore è sopra l’ala il muso è spinto giù dal griffo uso gancio.
Scopo del fiondare.
Ottenere un decollo diritto a razzo
in direzione scelta per raggiungere la massima quota di inizio planata, indi
ottenere una lunga planata dolce.
Sostanzialmente bisogna trovare una
configurazione che vada bene automaticamente sia a bassa che ad alta velocità,
senza peggiorare una o l’altra situazione. Il passaggio dalla configurazione
per fiondare a quella per planare dovrebbe avvenire automaticamente, cioè in
buona sostanza occorrerebbe un reflex quasi a zero con elevato margine statico
che trasformi il tuttalino in freccia non impennante
durante la fiondata, ma offra pure una stabilità longitudinale ad alta
efficienza in planata. Ciò può apparire impossibile, ma invece è realizzabile,
anche se in modi discutibili.
La
traiettoria retta in salita è determinata principalmente dalla posizione del
baricentro, a condizione che questo sia estremamente avanzato rispetto al punto
neutro delle pressioni sull’ala, cioè con un elevatissimo margine statico. Per gli arceri il
margine statico è ricollegabile a quello a loro noto come F.O.C. (Front Of
Center) delle frecce, sommando al F.O.C. la distanza dal centro freccia al
centro di pressione incognito. Però un tiro principalmente balistico, che si
concluda con una picchiata finale, è inaccettabile dall’aeronauta, che voglia
veder planare il modello maestosamente, non come una freccia tirata lontano.
Modifiche con nuove parti mobili dei tipi A.
Si possono praticare dei tagli
perpendicolari ai 2 bordi d’entrata dei tipi A e piegare in basso le 2 piccole
superfici comprese tra i tagli (denominabili droperons/slaterons), oppure si possono
prevedere 2 droperons sporgenti in fase di ritaglio semiali, oppure ancora si possono eseguire sofisticati droperons raccordati tramite sporgenze, pieghe
inclinate, opportuni ritagli e fissaggi dei lembi sotto la clip, ma non credo
sia il caso di procedere, essendo l’ultimo caso aerodinamicamente ambiguo per
la formazione di redan a destra e sinistra della
clip, redan ad inclinazione opposta alla clip
medesima. Nelle soluzioni con droperons in genere
occorre anche accorciare la clip, ma il gioco non vale la candela, come
risultati.
Si può pure, in alternativa ai droperons, ricavare solo 2 elevons sui tipi A, oppure fare
anche elevons tipo Paoli,
aumentando la clip, in tuttalini concettualmente
diversi dagli A, ma i risultati delle traiettorie dei vari tipi così ottenibili
sono simili a delle curve gaussiane asimmetriche, che verranno citate più
avanti, genericamente attribuibili a fantomatici tipi M, curve in discesa
comunque per me insoddisfacenti.
Tipi W.
Ogni cartoncino rigido ha un proprio
comportamento elasto-plastico. Una volta deformato
nella piega, resta comunque un nerbo di richiamo, qualora la parte già piegata
sia sollecitata ad un’ulteriore deformazione. Sfruttiamone l’elasticità
residua.
Per distinguere questo tipo di tuttalino l’ho chiamato tipo W, s’intenda fatto sempre con 2 derive di estremità parallele (non convergenti nel piano
orizzontale) e messe in verticale sempre sotto l’ala, in prima apparenza senza
alcuna parte inclinata rispetto alla direzione di tiro.
Tali derive è meglio che siano di
superficie da 1/11 a 1/8 della semiala, tollerando che non siano nemmeno
perfettamente verticali, cioè possono essere un po’ inclinate verso l’esterno o
l’interno dell’apertura alare, ma sempre non convergenti né divergenti.
W va bene anche in planata senza
fionda, ma soltanto in particolari condizioni del cartoncino e con clip ad
inclinazione ben pre determinata. Ad esempio è ottimo
il cartoncino semi-goffrato con lato liscio sotto e goffrato sopra (cioè disposto
nell’alternativa A del pdf del tipo A). Non
è indispensabile usare tale alternativa A, ma è meglio perché contrasta più
dell’alternativa B l’eventuale reflex eccessivo ad opera delle flessioni per
resistenza delle estremità alari, tuttavia, usando l’alternativa A del
cartoncino, nei tipi W c’è scarsa stabilità trasversale a fine planata.
In teoria i tipi W non sarebbero
stabili longitudinalmente in planata libera (senza fionda), però in pratica
planano solitamente bene, ma talora
impazziscono o in picchiata o in cabrata, senza apparente motivo.
Probabilmente il margine statico è basso ed il reflex automatico è minimo, ma
il loro comportamento fenomenale dipende anche dal condizionamento della zona
clip. Infatti, come è facile avere instabilità, è altrettanto facile nei W
volare stabili anche per impercettibili minimi condizionamenti della zona clip,
cioè una minima inclinazione del muso può modificare la condizione di
stabilità. Quando non c’è (quasi) nulla, basta un nonnulla per modificare il
“nulla”.
Volendo perfezionare l’estetica del tuttalino (e possibilmente l’aerodinamica) si può tagliare
la clip a trapezio con la base minore in
punta, come disegnato alla sinistra del pdf di un tipo W.
Ad esempio per obbligare la clip a rimanere sempre inclinata in alto, per
godere di un effetto simil canard portante, si può,
quando si ritaglia il tuttalino, lasciare il muso più
lungo circa 8 mm (essendo 11 mm la larghezza delle clips), indi, a semiali aperte, piegare
sopra indietro gli 8 mm, lasciando sporgere la pieghetta a destra e
sinistra della clip, in modo da modificare l’aerodinamica del muso. Per
ottenere un effetto picchiante invece piegare indietro gli 8 mm sotto.
In ulteriori alternative si può
invertire il taglio a trapezio della clip, come raffigurato a destra dello
stesso pdf di un secondo tipo W ricavabile dallo stesso foglio di cartoncino
stampato.
Il tuttalino
W disegnato a sinistra è stato sperimentato in planata libera senza fionda
con diverse clip, obbligate a stare su o giù dal cartoncino ripiegato indietro
8 mm, secondo i seguenti casi (ove la clip a trapezio è quella con la base
minore in punta):
·
Clip
rettangolare 33 mm tenuta su, il tuttalino cabra
delfinando assai (con fugoide corto)
·
Clip
rettangolare 33 mm giù, il tuttalino cabra delfinando
leggermente (con fugoide lungo), ma talora plana diritto leggermente picchiato,
raramente picchiato, ma si riprende.
·
Clip
35/45 mm a trapezio, obbligata su, il tuttalino è
leggermente cabrato
·
Clip
35/45 mm a trapezio, obbligata giù, subito picchia leggermente, perde quota
< mezzo metro, ma si riprende subito dopo circa 3 m e plana perfetto per
> 10 m
·
Clip
45 mm tenuta su, plana regolare con efficienza modesta
·
Clip
45 mm tenuta giù, plana troppo picchiato
Il tuttalino
W ha una deformazione alare provocata dal raddrizzamento del diedro in zona
clip, però tale raddrizzamento è comune a tutti i tuttalini
delle altre varietà trattate, quindi questa non è la causa determinante i
diversi comportamenti, attribuibili invece ai pesi e alle inclinazioni su o giù
delle varie clip, inclinazioni che si modificheranno durante il tiro
dell’elastico e dopo.
Infatti durante la successiva fiondata si sommano altri fenomeni, a
velocità variabili.
Quando l’elastico è agganciato e la
coda del tuttalino è tesa, il muso del tuttalino W con la clip viene spinto leggermente in alto.
Il tiro sul gancio è contrastato dalla presa di coda, dunque la maggior parte
del tuttalino è simmetricamente a calettamento zero
al momento del lancio, tranne la parte del muso in zona clip. Se la clip era
obbligata giù, durante il tiro il muso potrebbe essere aerodinamicamente
neutro, mentre, se la clip era obbligata su, con il muso ancor più portante
potrebbe verificarsi un’impennata, se la clip fosse troppo leggera.
Il lancio sarebbe solo balistico,
come tirare una freccia, quando il muso è aerodinamicamente neutro e la clip
ben pesante. Se la zona clip in tiro offre una superficie inclinata minima
rispetto al resto dell’ala, tutto il resto dell’ala si comporta come una deriva
orizzontale (effetto banderuola).
Il muso però offre, oltre alla
resistenza, una maggior portanza quando la clip è inclinata in alto, che
farebbe cabrare, ma viene osteggiata dalla portanza del resto dell’ala, che
offre una ben maggior superficie di deriva, o meglio si comporta da ala
portante (effetto simil
canard).
Quando termina l’effetto della
fiondata e diminuisce la velocità, con il muso messo giù durante il volo dopo
lo sgancio, ad inizio planata diminuisce l’effetto simil
canard, ma non scompare, in funzione del
nerbo del cartoncino, che definisce l’inclinazione della clip dopo lo
sgancio, inclinazione che muta in tempi imprecisabili. La traiettoria diritta
di fiondata dura pochi secondi, nel cui transitorio e dopo lo sgancio le
portanze persistono in variazione, prima in aumento e poi in diminuzione. La
planata dovrebbe durare un tempo ben maggiore della fiondata ed avvenire con le
inclinazioni clip impostate prima del lancio, cioè in planata il tuttalino poi planerà secondo l’inclinazione portante o
deportante del muso, oltre che con un leggerissimo reflex preesistente, perché pre impostato nel cartoncino o automaticamente derivato
dalla flessione della freccia alare in volo, per la resistenza delle derive.
Riepilogando per i W condizionati, se la clip prima del
lancio era giù si dovrebbe avere una traiettoria parabolica piatta, come
disegnata in blu continuo, con efficienza apparente in planata come quella dei
tipi A, qualora il lancio avvenga ad inclinazione 30° circa rispetto al
terreno. Potrebbe trattarsi del volo di un aerodardo
se mancasse totalmente l’influenza di forze aerodinamiche, ma qualcosa nei W
c’è sempre, per cui attenzione a non aumentare troppo il peso della clip, con
picchiata finale.
Se la clip prima del lancio del W era su si potrebbe avere un’impennata ed
una traiettoria quasi come quella dei tipi M (marrone), però si potrebbe anche
avere una planata migliore degli M, ma con tendenza al beccheggio. Attenzione a
non allegerire troppo il peso della clip.
La direzione di lancio positiva tra 25° e 40° in alto aumenta la
gittata e quanto più alto si arriverà con la fiondata, tanto più durerà la
planata. Allora sarebbe meglio lanciare oltre 45° o addirittura in verticale?
Ni, perché una buona planata non si verifica sempre per i tipi W (e non si
verifica quasi mai per i tipi M e mai per i tipi C, che picchiano sempre in
planata).
Sorprendentemente per i tipi W &
C la gittata più lunga si ottiene con
inclinazione di lancio circa 30°. Esiste tutto un fascio di traiettorie
intermedie, ma non è come la teoria, che insegna essere la gittata massima di
un proiettile nel vuoto dovuta all’inclinazione 45°, mentre in pratica, per la
resistenza dell’aria e la portanza dell’ala è meglio tirare più basso.
Alcuni tipi W & C, se si lanciano
senza fionda, affondano subito in picchiata, mentre con fionda volano come
frecce, solo nella rampa iniziale del tiro.
A differenza dei C però i W, qualora
ben condizionati da un piccolissimo reflex o dall’inclinazione del muso zona
clip giù, purché di peso esatto, o inclinazione zona clip su, ma non troppo
(cioè qualora siano predisposti sempre
con buone planate nei lanci a mano), possono offrire tiri con fionda
seguiti da planate strepitose, nel campo
delle traiettorie in discesa tratteggiate blu.
Nei tipi W condizionati simil canard si dovrebbe poter anche tirare oltre 60° in
verticale, per poi sfruttare la planata da una quota culmine più alta, ma se il
W è solo un aerodardo, o condizionato con clip giù
pesante, la traiettoria sarà conclusa da una picchiata a corta gittata dopo il
culmine, cioè perlopiù è una parabola alta e stretta, terminabile con buona
planata, ma vicino a terra.
Tipi C.
Essi sono dei tipi A ad alette svergolate, con clip maggiorata, di peso eccessivo
per la planata, ma adatto maggiormente alla fiondata senza impennata. Pertanto nei tipi C la traiettoria del tuttalino non è una parabola simmetrica, ma si conclude
sempre con una forte picchiata dopo il culmine, perché per ottenere la fiondata
diritta si è dovuto aumentare il peso della clip dei tipi A, peso che a fine
fiondata provoca la picchiata.
Tipi M.
Non è nemmeno conveniente aumentare
l’effetto simil canard aumentando l’innalzamento del
muso dei tipi W, oppure diminuire troppo il peso della clip dei tipi C, o,
usando accorgimenti vari, es. introducendo dei droperons
nei tipi A, o modificandoli negli altri modi già accennati, ottenere un fascio
di svariati modelli raggruppabili genericamente in una categoria intermedia e
polivalente, riassumente in se risultati comuni e non strepitosi, fascio denominabile dei tipi M (= a
media cabrata e planata), perché in tali casi si otterrebbe ancora una cabrata
in fiondata, minore dell’impennata dei tipi A non modificati, ma pur sempre
un’impennata poco piacevole, in quanto la traiettoria diviene simile ad una curva di Gauss asimmetrica, cioè col
finale sempre in picchiata con pendenza
mediamente maggiore del ramo in salita della stessa curva gaussiana.
Unico vantaggio dei tipi M è che,
essendo la quota raggiungibile in salita maggiore, durante la successiva
picchiata in affondata è possibile una certa ripresa verso una planata media
più dolce di quella dei tipi C, ma di efficienza peggiore rispetto a quella dei
tipi A non modificati.
Tipi R.
I casi finora discussi non
giustificano l’uso della fionda per un volo di durata.
Invece è meglio a tale scopo passare
ai tipi R, che sono sostanzialmente
dei tipi A con il gancio sopra l’ala, come già anticipato nel riassunto
introduttivo, in più con clip messa opportunemente.
Con il gancio sopra l’ala si può fare la fiondata in verticale con il tuttalino
capovolto rispetto al solito, fiondata che equivarrebbe ad un lancio in volo
rovescio in orizzontale; il tuttalino, se fosse in
volo rovescio orizzontale picchierebbe subito fortemente, invece, essendo in
verticale ritorna verso lanciatore, ma non lo fa
subito, in quanto il muso è spinto giù dalla tensione dell’elastico e si genera
una deportanza che contrasta la deportanza delle 2 alette terminali.
Al culmine della fiondata il tuttalino passa dal volo rovescio al volo normale partendo
da un’altezza considerevole. La planata è quindi dolce e lunga alle spalle del lanciatore,
eventualmente in costante durevole virata, se questa era stata disposta dalle
alette prima del lancio. Una asimmetria delle semiali
inclinerà però pure lateralmente la direzione di fiondata.
Nel caso del tipo R il muso è inclinato dal tiro verso il lanciatore, con effetto che
potrebbe essere troppo picchiante nella successiva planata. Per evitare la
picchiata in planata occorre lasciare le 2 alette di estremità sempre ben
deportanti, però per evitare l’impennata in rovescio da loro provocabile nella
fiondata occorre contrastarla, ad esempio almeno con la clip obbligata a
picchiare sempre, insieme con il muso. Nei tipi R si può lasciare la clip
sempre obbligata a picchiare, cioè inclinata giù, piegando indietro in basso sotto la clip una lunghezza di circa 8
mm di cartoncino previsti in più sulla punta del tipo A originante il tipo R
durante la costruzione, nello stesso modo sperimentato nei tipi W. Un tipo R in
tal modo unifica il tipo
A originale per le alette di estremità ed il tipo W per
l’inclinazione della clip. In tal caso basterebbe una clip un po’ più corta
di quella del tipo A originale; ideale
sarebbe avere un muso neutro in planata, con R stabilizzato solo dalle
alette di estremità deportanti. Però durante la fiondata dei tipi R un muso non
abbastanza picchiato indurrebbe ad un’indesiderata impennata rovescia, di
allontanamento dal lanciatore, con traiettoria imprevedibile dopo il culmine
della fiondata. Quindi, per planate di prova tramite lanci manuali, è meglio
tenere il muso leggermente picchiato, piuttosto che cabrato.
Se poi durante la fiondata il tipo R,
con alette deportanti poste al minimo di inclinazione rispetto alle semiali, si impennasse ancora rovescio, ovviamente
occorrerebbe aumentare il peso della clip, oltre a mantenere sempre
l’inclinazione in giù della clip, perché l’inclinazione in basso del muso per
il tiro dell’elastico potrebbe essere insufficiente a contrastare l’impennata
rovescia in fiondata.
Conclusione
Consiglio di cercare sempre di
trovare sperimentalmente la clip migliore, più leggera possibile, quindi con le
parti piegate dei tipi A, M, C ed R inclinate il meno possibile.
Il tipo R offre i migliori risultati
di volo di durata, perché la planata aerodinamica effettiva inizia da una quota
più alta di quella delle soluzioni A, M e C. I risultati dei tipi M & C
sono pessimi ai fini dell’efficienza aerodinamica, mentre il risultato del tipo
A, spesso pur con efficienza maggiore del tipo R, risente dell’immancabile
looping in fiondata. Invece i tipi W saranno preferiti dai fautori dei tiri balistici,
senza impennata in fiondata, impennata che però potrebbe offrire talora qualche
vantaggio in planata.
Buone fiondate.
Dott. Ing. Flavio Mattavelli