Flavio Mattavelli

Vuoi mettere il fascino di far planare bene un "semplice" pezzo di cartoncino, planare in avanti e magari all'indietro, senza capovolgimenti?

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Tuttala a freccia negativa o inversa, e da sogno

(Configurazione tuttala, parte terza).

 

Indice capitoli, parte terza.

Convenzioni. Può essere utile ricordare che per freccia positiva intendo quella tradizionale a semiali rivolte indietro rispetto al senso di marcia (misurando l'angolo di freccia tra la perpendicolare alla direzione di moto e solitamente il bordo d'entrata di una semiala), per freccia negativa l'inverso (però sovente misurando l'angolo rispetto al bordo d'uscita di una semiala).

Per inclinazione positiva di una superficie piana intendo l'angolo (diedro) tra la superficie inclinata in alto sopra un ideale piano orizzontale (inclinazione intendibile sia in senso longitudinale che in senso trasversale), intendendo l'alto posizionato avanti rispetto al senso di marcia longitudinale, oppure all'esterno rispetto al corpo dell'aeroplanino visto trasversalmente. Per inclinazione negativa intendo il contrario, cioè superficie inclinata in basso, sotto un ideale piano orizzontale, sempre nel senso della direzione del moto nel caso di inclinazione longitudinale, oppure perpendicolarmente alla direzione del moto, da centro ala verso l'estremità, nel caso di inclinazione trasversale di rollio.

Per quanto concerne le inclinazioni laterali di sola imbardata (che assieme al rollio determina la virata) solitamente si dice a destra o a sinistra, secondo il senso della direzione del moto diritto.

Per incidenza s'intende in generale un angolo rispetto alla direzione del vento relativo, direzione che potrebbe non coincidere con l'asse longitudinale dell'aeroplanino.

Per pieghe stabilizzanti positive o negative s'intenda rispettivamente la componente solo rispetto al senso di marcia o trasversale di un'inclinazione di superficie comunque piegata, cioè piegata in pianta magari secondo una direzione inclinata rispetto alla direzione di marcia. Quindi valgono anche qui le convenzioni di positivo e negativo indicate per le ali a freccia direzionale, cioè secondo il senso di marcia.

Viste in pianta le pieghe stabilizzanti possono essere convergenti (freccia direzionale positiva) o divergenti(freccia direzionale negativa o inversa) rispetto al senso di marcia.

Sulla stessa piega, convergente o divergente, possono sussistere incidenze positive o negative, almeno finché le ripetute pieghe alternate del materiale (solitamente cartoncino bristol 180 g/m2) consentiranno la consistenza necessaria al mantenimento delle pieghe in volo (immaginate le pieghe come cerniere autobloccanti).

 

Prologo. Per generalità sugli aeroplanini tuttala vedere dapprima la mia pagina www.pseudospecie.it/tuttala.htm, che tratta soprattutto di quelli costruiti in cartoncino e carta ad ala a freccia positiva "allungata" fino ad allungamento 9.

Oltre allungamento 9 e per gli aeroplanini di "foam" (e EPE) a freccia positiva leggere la pagina "foam" (configurazione tuttala, parte seconda).

Per i tuttala a freccia inversa (o negativa), costruibili solo in cartoncino, continuare a leggere questa pagina.

 

In tutti i casi i miei tuttala possono sembrare molto sofisticati per un neofita oppure sembrare giocattoli per un facilone, o stupidaggini per un aeromodellista esperto od un ingegnere aeronautico. Lascio a voi di qualificarli esattamente, comunque i modelli di questa terza pagina richiedono molta più passione, costanza ed applicazione, perché a mio avviso non sono molto facili da far volare bene al primo lancio, rappresentando indubbiamente un livello di difficoltà superiore ai tuttala di cartoncino a freccia positiva, tipi T..., nonché L... & S...& A...della prima pagina. Sono inoltre una categoria diversa dagli usuali modelli in "foam" per "walkalong glider", dove credo che nessuno abbia mai utilizzato, e nemmeno io utilizzerò, la freccia negativa. I miei tuttala a freccia inversa sono più che altro un esercizio di aerodinamica e danno risultati di volo libero peggiori di tutti i precedenti, ma credo migliori in termini di apprendimento dell'aerodinamica.

 

Si da per scontato di conoscere il significato dei termini stabilizzazione canard (con timone anteriore portante) e stabilizzazione convenzionale (con stabilizzatore posteriore deportante), concetti l'uno inverso dell'altro. Si da per accettabile il concetto di stabilità convenzionale rilassata, con stabilizzatore posteriore portante e fulcro aerodinamico anteriore al baricentro del modello. Vi chiedo di accettare anche il concetto di stabilità canard rilassata, con stabilizzatore anteriore deportante e fulcro aerodinamico anteriore al baricentro del modello. Tuttavia a mio avviso le stabilità rilassate sono insensate in modelli da planata libera, come i miei tuttala.

 

Elenco (quasi) completo dei miei tuttala. Mettere nei puntini il numero univoco di matricola della varietà, inoltre vedere appendice per quanto riguarderà le ali ad anello chiuso od aperto, che non compaiono in quest'elenco di modelli da me costruiti. Quando scriverò svergolamento o stabilizzazione posteriore intenderò che la piega interessa maggiormente la parte posteriore dell'ala e viceversa per la stabilizzazione anteriore.

* E' quasi impossibile costruire gli A...& N...& P...& M... in foam & EPE, ed io infatti li ho fatti solo in cartoncino standard 180 g/m2.

 

Completamento dell'elenco delle configurazioni. Ho infine dovuto aggiungere 8 tipi logicamente mancanti, tutti da me scoperti in un secondo tempo, che si sono rivelati a stabilizzazione "difficile" da un punto di vista aerodinamico teorico ed anche con risultati di planate pratiche generalmente non brillanti (volano bene rispettando condizioni esecutive particolari), precisamente, ordinando i casi secondo le frecce alari, modelli eseguiti tutti solo in cartoncino:

Le sigle degli ultimi 8 casi sono state scelte a casaccio, man mano che se ne presentava l'esistenza. Per la descrizione analitica degli ultimi 8 casi vedere alla fine della presente pagina. Gli altri casi o sono stati già trattati nella pagina "tuttala.htm" (A, T, H) o verranno trattati (N, P, M) prima della fine della presente pagina.

Il seguente disegno riassume tutti i tipi "stabilizzabili" a corde alari costanti: in pratica però ho poi realizzato tutti i tipi ad ali leggermente rastremate verso le estremità.

Nel disegno a lato + significa inclinazione positiva = portante, mentre - significa inclinazione negativa = deportante, concetti diversi da piega su oppure giù rispetto al piano del foglio. Osservare che giù sul bordo anteriore dell'ala significa inclinazione negativa ma sul bordo posteriore inclinazione positiva, e viceversa per il significato di su.
Notare che le configurazioni sono tutte opposte al centro del disegno (es. Y è opposta a T, A è opposta a P, Z è opposta a U, W è opposta a N, etc.). Ciò sarà utile per i successivi Sogni impensabili.
Il disegno riassume tutte le configurazioni più o meno "stabilizzabili",  però non indica una classifica della bontà della stabilizzazione, per la quale rimando a fine pagina.
Le specie "aeronautiche stabilizzabili" dei tuttala di cartoncino per me si possono ridurre solo a 8, cioè: T, N, Y, W, A, X, P, K, più 4 considerati sottocasi delle prime 4 specie: nell'ordine rispettivamente Z , Q, U, V.
"Stabilizzabili" non vuol dire sempre bene, in quanto in taluni casi penso che si tratti di stabilità rilassata, dovuta alle incidenze.
Inoltre il caso W sarebbe riconducibile a T ed il caso Y riconducibile a N, però sono tutti con superfici di area anteriore/posteriore invertita, cioè è come se si passasse dalla stabilizzazione canard a quella convenzionale a stabilizzatore posteriore, passando attraverso imprecisabili condizioni a stabilità rilassata.

Per la necessità del diedro longitudinale positivo non possono assolutamente stabilizzarsi altri 2+2 casi di combinazioni logiche (non elencati prima e senza sigla di denominazione, mancanti nel disegno riassuntivo laterale), aerodinamicamente non validi perché forse darebbero un diedro longitudinale negativo o un difficile (impossibile almeno per me) posizionamento del fulcro aerodinamico del modello. Tali casi impossibili sarebbero W negativo e Y negativo, che sarebbe come dire T positivo e N positivo: i risultati di volo di tali 4 casi, con adeguate clip in punta ai modelli, si traducono sempre ad una picchiata con looping rovescio, anzi talora il modello ritorna indietro capovolto.

Le clip variano di lunghezze, cioè peso di centraggio, caratteristiche per ogni caso, tuttavia bracci di leva sempre più corti danno qualità di voli stabili sempre più difficili, inoltre i pesi necessari all'equilibratura sono sempre più maggiori, sarebbe opportuno fare un confronto tra tutti i modelli in scala di lunghezze di clips, che tuttavia qui tralascerò. Notare che il peso delle clips in generale varia anche secondo le inclinazioni delle superfici "mobili"...

Il disegno non contempla i musetti e le code eventuali dei vari modelli, teste e code che pure possono avere importanza e generare ulteriori sottocasi di stabilità.

In tutti i casi delle 12 configurazioni occorre non trascurare la possibilità che le inclinazioni vengano portate tutte a zero: allora ci ridurremmo a solo 2 casi: ala a freccia positiva e freccia negativa!

L'ala a freccia positiva (senza coda nè musetto) a superfici di controllo tutte bloccate ad inclinazioni tutte zero (se volete denominabili modelli J), cosa possibile in tutti i casi, dovrebbe essere longitudinalmente autostabile con clip adeguata, ma io in verità non sono riuscito a stabilizzare nessun modello siffatto: tornano tutti indietro con looping rovescio o stallano quasi immediatamente dopo il lancio; tuttavia qualche volta c'è stato all'inizio un cenno di planata di efficienza non alta, poi prevale l'instabilità, soprattutto direzionale dopo lo stallo.  L'ala a freccia negativa comunque dovrebbe essere il contrario ed infatti si è comportata anche peggio, come si vedrà.

Però c'è da notare che con freccia negativa con inclinazioni di controllo tutte zero (se volete denominabili modelli I), cosa infatti possibile anche unificando tutti i casi a freccia inversa, essendoci indispensabilmente il musetto (per posizionare la clip, come verrà avanti descritto) ed avendo messo anche la coda per sfizio, un siffatto modello, per la precisione a superfici di controllo addirittura inesistenti, ha volato, invero abbastanza seduto, nel senso di marcia della freccia negativa con efficienza ben oltre 4 mantenendo la traiettoria nella maggioranza dei lanci, talora virando un poco, ma sempre accettabile. Lo stesso modello (quindi se volete meglio denominabile modello I & J, coppia che realizza quello che a fine pagina verrà denominato Sogno impensabile tipo Sogno 7), provato poi nel senso della freccia positiva (notare modello con coda divenuta testa e musetto divenuto coda), ha planato talora con efficienza quasi 6 quasi diritto, soltanto con leggere ondulazioni trasversali e longitudinali, pure mantenendo la traiettoria quasi diritta, ma altre volte la planata è stata un disastro variabile. Si noti che la traiettoria di planata nella direzione della freccia positiva di tale modello quasi tiene la direzione iniziale angolare del lancio, il modello avendo forse il fuoco aerodinamico neutro, quasi coincidente col baricentro. Se si lancia orizzontale talora plana come centrato, ma può proseguire cabrato/seduto/picchiato a caso; se si lancia inclinato in basso, tale modello prosegue nella maggioranza delle volte sempre diritto sulla stessa pendenza di lancio, a mia impressione sempre veloce e con bassa efficienza variabile secondo l'angolo di lancio.

La configurazione senza superfici di controllo ottenuta assemblando la coppia J & I entrambe con testa e coda, per volo monoface bidirezionale, è stata fotografata alla fine della quinta parte del presente articolo , dopo altri studi sui modelli I & J.

Pertanto le configurazioni J & I non verranno analizzate ulteriormente nella presente pagina, sebbene rappresentino gli anelli di congiunzione di tutte le singole 6+6 configurazioni a freccia "standard" del disegno.

 

Ipotesi di sola stabilità longitudinale dei tuttala.  

Nel passaggio dalla configurazione convenzionale a quella canard indubbiamente deve esistere una configurazione zero, cioè neutra, più o meno coincidente alla situazione di passaggio da una condizione stabile ad una instabile. Ciò deve verificarsi in particolare nelle trasformazioni tra le configurazioni Z & X, A & V, K & U e Q & P, durante il passaggio dalle configurazioni ad inclinazione delle estremità da negative a positive.

Per confronti considerare tutti i modelli con un unico sistema di stabilizzazione, es. considerare i T e gli N solo con elevons, senza slat; analogamente considerare i W e gli Y solo con slat, senza elevons; non sovrapporre A con W negativo, etc.

Notando che la configurazione canard è l'inverso della configurazione convenzionale, si potrebbe fare un parallelo dei tuttala inversi analogicamente stabili.

Spostando alcune righe del disegno si possono separare le condizioni di stabilità similcanard da quelle a stabilità similconvenzionale, precisamente tracciare una linea orizzontale di separazione a metà disegno, spostare A & K al posto di X & P, cioè spostare AconX e PconK , lasciando le stesse linee di piega con le stesse incidenze, cioè far saltare le righe del disegno secondo il seguente schema:                    

W affiancato Y, indi V  affiancato U, poi X affiancato P (stop similcanard), poscia per i similconvenzionali A affiancato K, Z affiancato Q, T affiancato N.

Abbiamo in successione tutti i similcanard e dopo tutti i similconvenzionali, disposti in un nuovo disegno.

Notare che alcune configurazioni sono più marcatamente similcanard (W,V,Y,U) ed altre più marcatamente similconvenzionali (T,Z,N,Q), mentre esistono alcune configurazioni apparentemente ibride, secondo l'ampiezza e l'inclinazione delle superfici alle estremità dell'ala. Mi appaiono ibride i similcanard X, P ed i similconvenzionali A e K.

Se esistesse solo la stabilità longitudinale, la nuova disposizione delle configurazioni potrebbe essere, dal centro all'alto e dal centro in basso del nuovo disegno, quella probabilmente più stabile longitudinalmente perché i bracci di leva sono di lunghezze massimizzabili con il timone più piccolo procedendo dal centro verso l'alto e verso il basso del nuovo disegno, il che però non vuol dire che sia sempre meglio ai fini della stabilità. Infatti i rapporti delle superfici sostentazione/stabilizzazione devono sottostare a determinati valori, come negli aerei convenzionali succede col rapporto volumetrico di coda, inoltre ai fini dell'efficienza importa come viene ottenuto lo svergolamento alare, ed ai fini dell'affidabilità non bisogna trascurare la stabilità latero-trasversale.

Bisogna vedere che la posizione del baricentro sia avanzata rispetto al fuoco aerodinamico del modello ed in sostanza realizzare sempre un giusto diedro longitudinale...

Di fatto alcune forme ibride sono più stabili di quelle immediatamente vicine (A è sempre stabile, X, P, K solo in particolari condizioni) , come si vedrà nell'analisi delle singole configurazioni.          

 

Sono indispensabili anche una buona stabilità trasversale e laterale (che nel loro insieme talora chiamo direzionale): la stabilità direzionale nei tuttala potrebbe importare più di quella longitudinale, ai fini di una buona planata libera affidabile.

Ad esempio i tipi A hanno praticamente efficienza quasi circa 7 come gli Z, ma gli Z sono direzionalmente scarsi perché volano quasi sempre a biscia (rollio olandese) per via delle estremità rialzate del doppio diedro e per le pieghe divergenti, mentre gli A planano diritti come fusi, e ciò li fa preferire agli Z , che virano di frequente in planata libera.

I T ben dimensionati dovrebbero essere tra quelli più stabili solo longitudinalmente, ma stranamente i miei T hanno efficienze minori degli A, forse perché lo svergolamento dei T è più vorticoso dello svergolamento degli A. Non escluderei che un T perfezionato magari con slat potrebbe raggiungere gli stessi valori di efficienza degli A, tuttavia direzionalmente gli A sono preferibili anche ai T, infatti anche i T possono deviare (non spessissimo), mentre per gli A le virate antipatiche sono molto difficili.

 

(a sinistra) Cicogna.

Tuttala a freccia inversa, con ala con diedro trasversale a W. Per me è difficilissimo stabilire negli uccelli di quale configurazione di volo e di stabilizzazione si tratti (similcanard o simil convenzionale), trattandosi di superfici deformabili. Interessanti in planata le estremità "digitate", già notate nel capitolo sui miei modelli A (tuttala a freccia positiva a svergolamento anteriore), descritti nella prima parte di quest'articolo.

 

 

(a destra) Aliante monoposto della serie dei Marske Pioneer, visto da sotto. Apertura alare circa 14 m. Trattasi forse del tipo Pioneer IID oppure del tipo Pioneer 3. Esempi di tuttala a freccia inversa, con freccia a bassa inclinazione negativa. Esiste un'ampia deriva posteriore, non ben manifesta nella foto. Anche qui non conosco la configurazione di stabilizzazione longitudinale realizzata in tali alianti amatoriali.

 

Aerei a freccia negativa o inversa.

I tuttala a freccia con semiali dirette in avanti sono stati talora realizzati in qualche aeromodello di aliante radiocomandato, ma anche in alianti pilotati dalla fusoliera, che quindi si distingue abbastanza nettamente dall'ala. Inoltre il tuttala a freccia inversa richiede un'abbondante deriva di coda (che purtroppo non esisterà nei miei tali tuttala di cartoncino), come nella foto accanto, tipo Pioneer 3.
Ho trovato in Internet alcune foto dei tipi Pioneer, come rari esempi di aerei tuttala con ala a freccia inversa, costruiti sempre con ampia deriva e
con modesto diedro trasversale a V semplice. Sono stati costruiti pochi altri tuttala a freccia inversa, come potrete trovare nel sito www.nuricom.de  ed anche nel sito The Wing is the Thing - Flying Wings and Tailless Aircraft.

L'ala a freccia inversa fu usata sul bombardiere tedesco JU-287 con stabilizzatore convenzionale, forse al solo scopo di massimizzare il vano bombe. L'ala a freccia inversa è stata adottata in qualche aereo moderno instabile ma controllato da computer, quasi sempre in aerei caccia non tuttala (ad es. v. successiva foto Berkut).

L'ala a freccia inversa è usata inoltre su altri alianti a configurazione convenzionale, più che altro per questioni di distribuzione dei pesi nei biposti in linea.

Interessante (disegni sotto a sinistra) anche l'aliante Genesis 2, che però appare disporre di un piccolo stabilizzatore, quindi non è affatto un tuttala.

In tutti i casi appare che la freccia inversa sia caratterizzata da scarsa stabilità, tuttavia presenta un fascino arcano e caratteristiche per posticipare lo stallo di estremità alle incidenze elevate (v. successiva Teoria).

 



Il caccia sperimentale russo Sukhoi SU-47 Berkut (aquila chrysaetos o reale, ssp. dorata) è un canard 3LS (a 3 superfici portanti), con 2 turbofan, bideriva, controllabile da computer per alta manovrabilità, a stallo di estremità posticipato. Tutto si può dire tranne che sia tuttala, ma è un aereo molto evocativo della freccia negativa (foto soprastante).

 

Modelli N. Anche i miei tuttala di cartoncino per planata libera possono essere costruiti a freccia negativa (denominandoli, nel caso abbiano elevons negativi, modelli tipo N..., con numeri nei puntini secondo la sequenza di costruzione, senza riferimenti ai numeri dei modelli a freccia positiva).

Nei miei modelli non è mai una freccia inversa elevata ed ho provato solo con allungamenti medio-bassi, tranne i casi M...(v. avanti).

Nei casi N... ho sperimentato meglio fare anche larghi slat solo di estremità, slat di superficie maggiore degli elevons di coda posti a centro ala, tutti poco inclinati sempre negativamente. Come già nel caso dei modelli T a freccia positiva, dove aggiungendo gli slat si era realizzata una sorta di sovrapposizione di configurazioni di stabilità (quasi T+A), anche nei modelli N con gli slat di estremità (quasi N+K, per K vedere avanti) si realizzerà una sovrapposizione di stili nella stessa ala a freccia negativa.

Osservare che nei tuttala di cartoncino a freccia positiva T gli slat anteriori erano centrali e gli elevons posteriori erano posti alle estremità alari, realizzando con le inclinazioni dei loro piani una sorta di "svergolamento negativo" delle estremità alari, per ottenere il necessario diedro longitudinale indispensabie per la stabilità, mancando l'impiego dei profili autostabili (usati invece ad es. nel Genesis 2, ma anche solitamente in tutti gli aerei tuttala).

Per quanto riguarda gli svergolamenti, o meglio le inclinazioni dei piani, per allontanare gli elevons dagli slat nel caso di tuttala a freccia negativa N ritengo che sia meglio il contrario, cioè sia meglio fare la soluzione detta di Culver (che avevo ritenuto errata per la freccia positiva), come accennata nella pagina dei tuttala storici, capitolo Forme in pianta B2 Spirit & Northrop, cioè solo per la freccia negativa ritengo che sia meglio fare gli elevons centrali e gli slat di estremità, longitudinalmente sempre il più possibile lontani fra loro, sempre con "svergolamento negativo".

Il mio tipo N1 non è fotografato, in quanto risultato forse peggiore dell'N2.

 

Modelli di cartoncino tipi N2 (in alto) & N3 (in basso nella foto sottostante a destra, entrambi visti in pianta da sopra, con il musetto in alto).

Apertura alare rispettivamente 250/245 mm. Lunghezze delle clip rispettivamente 27/27 mm, però osservare che la clip del tipo N3 è in realtà più pesante dell'altra, perché realizzata da un dorsetto circa 20% più pesante. I modelli sono stati contrappesati con una clip spianante grossolanamente in punta un raccordo alare anteriore, raccordo invece lasciato leggermente angolato lungo l'ala per il diedro trasversale. I modelli N2 & N3 non hanno una bicoda, ma è l'effetto ottico che compare piegando in su gli elevons.  

Siccome negativo significa contrario di positivo, dapprima ho pensato ad un semplice "svergolamento positivo anteriore" delle estremità alari, semplicemente piegando in alto l'estremità delle semiali (idea che condurrà ai modelli Y, v. avanti), indi ho pensato di invertire la parte negativa dell'ala, che era posteriore alle estremità nella freccia positiva, spostandola a centro ala nella freccia negativa, a mo' di 2 elevons negativi il più possibile posteriori, con solo una piega alare nel senso dell'estensione dell'ala, con funzione anche di longherone, dovuto alla nervatura della piega. Non si tratta di uno svergolamento aerodinamico e nemmeno di uno svergolamento geometrico graduale, bensì di una sola piega brutale, che ovviamente ha dato un risultato brutale: efficienza circa 2 o 3 nel caso N2, con planate conclusesi spesso con una giravolta in prossimità del suolo.

 

Il modello N2 può volare, ma i risultati di efficienza e stabilità sono stati molto deludenti. Potrebbe anche dipendere da scarsa sperimentazione, però ho provato anche a fare la prova dell'affondata ed il modello si è comportato in cattivo modo: ripresa abbastanza rapida ma subito seguita da rollio con spirale discendente a raggio stretto, direi a vite senza capovolgimento, con diametro del cilindro di discesa in tondo circa 2-3 m, con arrivo dopo 1-2 giri della spirale quasi sulla verticale del punto di sgancio a caduta libera.

L'altro tuttala di cartoncino a freccia inversa, tipo N3, realizzato con doppio longherone, cioè con elevon centrali rialzati ma anche con degli slat anteriori di estremità ribassati, a bassa inclinazione di piega, invece si è rivelato con efficienza circa anche oltre 4 e con volo di planata abbastanza sorprendentemente diritto.
Notare che ho fatto gli slat con una superficie di consistenza maggiore degli elevons.
Gli slat sono rastremati a crescere verso le estremità, contrariamente che nelle ali a freccia positiva. Ciò potrebbe essere un errore per la resistenza indotta, ragione per la quale le estremità degli slat del modello N3 sono state smussate, tuttavia tutto dipende dall'inclinazione degli slat, che deve essere comunque inferiore a quella degli elevons e quasi positiva rispetto al vento relativo, per generare sempre portanza alle estremità.
In pratica le inclinazioni delle superfici degli slat non devono essere semplicemente il contrario di quelle dei tuttala a freccia positiva, ma le superfici degli elevon e degli slat, sempre piegati negativamente, devono essere posizionate all'inverso solo lungo i bordi, rispettivamente lungo i bordi di uscita e di entrata dell'ala.

Quindi nei tuttala a freccia negativa N...occorrono elevons mediani all'ala, preferibilmente con, ma anche senza slat di estremità. In generale i modelli N senza slat planano peggio degli altri.

 

Teoria. Gli eventuali contemporanei slat all'estremità alari, sia pure di incidenza bassa piegati in basso, sono utili per dare portanza senza far stallare le estremità alari non ancora stallate allorquando la parte mediana dell'ala fosse eventualmente già stallata, in unione di stabilità tramite il diedro longitudinale con gli elevons centrali, secondo la seguente teoria.

Nelle ali a freccia negativa l'eventuale stallo inizia a centro ala, mentre nelle ali a freccia positiva l'eventuale stallo inizia alle estremità alari. Il pregio fondamentale della freccia inversa è appunto che la circolazione dei flussi va dalle estremità a centro ala, ragione per cui le estremità stallerebbero dopo il centro ala, permettendo quindi angoli di incidenza al vento relativo maggiori di quelli che nella freccia positiva avrebbero già fatto stallare le estremità, in quanto nella freccia positiva la circolazione dei flussi va appunto verso le estremità, soprattutto alle alte velocità.

Non so fino a che punto questa teoria, valida per i supersonici, venga rispettata nei miei lenti cartoncini, ma credo che sia valida.

Stabilità alla virata. Il tuttala a freccia inversa teoricamente presenta inoltre, oltre all'instabilità longitudinale potenzialmente più alta, anche un'instabilità latero-trasversale naturalmente più alta dell'ala a freccia positiva, il che renderebbe nel comportamento in volo comparire il rollio olandese quasi come la norma, in assenza di deriva. Ciò è verificato nei tipi N1 & N2, ma non è verificato nel tipo N3, credo per un fortunato posizionamento del centro di spinta laterale, con un modesto diedro trasversale.

"Quando un aereo con ala freccia inversa effettua una virata, l'ala esterna genera una resistenza minore rispetto a quella interna, accentuando la manovra. Viceversa, in un'ala a freccia positiva, l'ala esterna genera una resistenza maggiore, smorzando la manovra. In particolare l'ala che si abbassa aumenta il suo angolo d'attacco, questo causa un aumento della portanza che tende ad opporsi alla manovra, ma crea anche una aumento di resistenza che tende ad arretrare l'ala. Si crea il "dutch roll", nome che deriva da una manovra di pattinaggio che spiega lo stretto legame tra la stabilità trasversale e quella direzionale o meglio ancora ad ogni movimento di rollio è sempre correlato un movimento di imbardata" (da Wikipedia - Ali a freccia negativa).

Protocollo di affidabilità. Siccome i miei tuttala sono aeroplanini abbastanza imprevedibili, ho pensato di dare, ma per brevità lo darò solo nei casi dei prossimi tipi P... & M..., un voto di affidabilità x, come a scuola, con scala da 0 a 10, rispettando un certo protocollo di votazione.

Significa che su 10 voli fatti, soltanto x sono planati bene; cioè, dopo aver centrato il modello, sono state fatte 10 prove di planata libera per ogni modello, accettando con 1 punto solo i voli diritti, tuttavia tollerando solo modeste traiettorie fugoidi senza eccessive cabrate o picchiate e tollerando modeste deviazioni laterali, anche voli a leggera biscia, in un campo di volo compreso in pianta a destra e sinistra massimo 30° dalla direzione di lancio, e beccheggi tra + o - 10° in alzato rispetto ad un'ipotetica traiettoria dritta (nel piano verticale dell'eventuale fugoide, ritenendo possibile un miglioramento del medesimo in planata centrata tramite un più accurato centraggio longitudinale, centraggio comunque ammesso a tempo indeterminato prima di ogni successiva prova di valutazione pensata valida). L'imprevedibilità riguarda soprattutto le devianze in virata. Quindi una forte virata squalificherà la planata quand'anche la planata fosse stata ben centrata. Tuttavia, per riconoscere la bontà della sola centratura longitudinale, sarà aggiunto mezzo punto per ogni tale volo difettoso solo trasversalmente e/o lateralmente.

In caso di eventuali virate squalificanti, saranno ammesse eventuali regolazioni direzionali prima del lancio successivo, anzi sarà ammesso un numero indeterminato di prove direzionali fino al raggiungimento della direzione diritta, o meglio al raggiungimento di quella che si crederà dritta accettabile al momento del lancio ritenuto valido per la valutazione di affidabilità, come nel precedentemente citato caso di correzione di eventuali moti di beccheggio alternato.

Ovviamente nel caso dei modelli M...esisteranno 2 affidabilità, secondo il senso di marcia del modello.

Praticamente in quest'ottica affidabilità e qualità divengono sinonimi.

Flessotorsioni del cartoncino. A parte la portanza che tende a sollevare le semiali, nei casi delle ali a freccia c'è anche la possibilità di torsione delle stesse. Riporto quanto magistralmente scritto in Internet dall' Ing. Massimiliano Ghielmetti:

"...nell'ala a freccia, insieme alla flessione verso l'alto, avviene anche una torsione dell'ala, Nell'ala a freccia positiva tale torsione fa abbassare il bordo di attacco delle estremità alari ed alzare il bordo di uscita. In altre parole diminuisce l'angolo di incidenza delle estremità alari. Diminuendo l'angolo di incidenza, diminuisce la portanza delle estremità alari. Questo significa che diminuisce la forza che tende a flettere verso l'alto le semiali, le quali quindi non possono flettersi verso l'alto più di un certo valore. La torsione quindi, nella freccia positiva, blocca ad un certo valore la flessione verso l'alto delle semiali. Con l'ala a freccia negativa accade invece l'opposto. La torsione associata alla flessione tende infatti ad alzare il bordo di attacco delle estremità alare e ad abbassare il bordo di uscita. Aumenta quindi l'angolo di incidenza delle estremità alari e di conseguenza aumenta la loro portanza, Aumenta quindi la forza che tende a flettere verso l'alto le semiali. Le semiali si flettono quindi ancora di più verso l'alto e questo genera un'ulteriore torsione che aumenta ancora l'incidenza delle estremità alari. Questo aumento di incidenza fa aumentare ulteriormente la portanza che flette ancora di più verso l'alto le semiali, e così via fino ad arrivare al collasso strutturale dell'ala..."

Non so fino a che punto il cartoncino resista, ma più che un collasso strutturale è possibile un collasso di stabilità a fine traiettoria di planata dei miei tuttala a freccia inversa.

 

Posizioni dello svergolamento alare nella freccia inversa. Nella freccia positiva dei modelli T...avevo accennato ad una sostentazione interna e ad una stabilizzazione esterna, rispetto all'estensione delle 2 semiali. Nella freccia negativa dei modelli N... occorre una sostentazione esterna ed una stabilizzazione interna. Oltre che nei modi sinora studiati, nella freccia negativa si può stabilizzare anche solo con 2 diverse pieghe "posteriori positive portanti esterne" alle semiali, intendendo per tali pieghe quelle precisate nei prossimi Modelli P. Tali pieghe in realtà non sono le uniche soluzioni per stabilizzare a freccia inversa e poi sognare, come si vedrà più avanti, al capitolo Sogni monoface impensabili.

In breve infatti la stabilizzazione dapprima nei tipi P... può venir ottenuta tramite soltanto 2 no-winglets positive nella freccia inversa, oppure nei tipi A... solo con 2 pseudowinglets negative nella freccia positiva, realizzando nell'assieme M...(= P+A) il futuro Sogno 1, cioè il primo sogno di volare avanti ed indietro senza capovolgimenti, sogno che poi si vedrà non essere tuttavia unico.

 

Modelli P...Come esistevano le pseudowinglets (esterne senza slat, simili ma diverse per posizione dagli slat centrali) piegate negativamente solo sul bordo d'entrata esterno nei modelli A... a freccia positiva, cioè superfici di stabilizzazione ad incidenza negativa interessanti maggiormente la parte anteriore esterna dell'ala (centrale portante), ho pensato a qualcosa di analogo anche per i tipi di tuttala a freccia negativa. Sarà proprio tutto al contrario?

Chiamerò P... questi innovativi tuttala a freccia inversa con la stabilizzazione diciamo unicamente posteriore dell'ala, cioè a pieghe generanti superfici interessanti maggiormente il bordo d'uscita, ma è una considerazione molto inesatta, primo, perché le estremità alari, più che la stabilizzazione, in questo caso forniscono la maggior portanza di tutta l'ala, mentre la parte centrale dell'ala dovrà lavorare forse in deportanza, secondo, perché la piega interessa entrambi i bordi alari, senza elevons centrali.

Addirittura si può pensare che abbiamo ora degli elevons solo di estremità ma a svergolamento positivo.

Viste in pianta le pieghe di tali superfici esterne, che ho chiamate per distinzione no-winglets, non possono essere convergenti verso la punta del modello, ma devono essere  divergenti anteriormente rispetto al senso di marcia, per fornire un'incidenza longitudinale positiva (e purtroppo trasversale negativa).

Inoltre sembra importante stabilire una relazione tra le superfici delle no-winglets e la superficie dell'ala totale a freccia inversa (relazione che chiamerò rapporto di sostentazione posteriore, v. in successione le foto dei modelli P1, M1 & M2).

Ho fatto diversi modelli con diversi rapporti di superfici, concludendo che le no-winglets migliori, a freccia inversa, non devono essere troppo piccole (altrimenti cala la portanza globale), né troppo grandi (altrimenti occorre troppo peso nella clip: ciò limiterà l'allungamento alare possibile, ma soprattutto nei modelli P... divenuti M...se si accorcia il braccio di leva anteriore nei modelli a freccia inversa il baricentro arretra troppo, generando troppa instabilità longitudinale, ma dipende anche dagli angoli di frecce adottati).

In pratica le no-winglets, che devono essere messe solo nella parte posteriore dell'ala e solo alle estremità avanzate dalla freccia inversa, sono come elevons inclinati positivamente verso il basso, quasi come flaps portanti, rivoluzionando tutto quanto scritto finora riguardo agli elevons, che nel resto dell'articolo sono sempre inclinati negativamente, cioè deportanti. In realtà ora la funzione di stabilizzazione degli elevons negativi la fa la parte centrale dell'ala con la coda della freccia inversa?

Per non confondere la diversa funzione di sostentamento dei nuovi "pseudoelevons di estremità" ho ritenuto opportuno introdurre la denominazione di "no-winglets", opposta a quella di "pseudowinglets" già introdotta per la freccia positiva.

Tuttavia queste mie 2 denominazioni delle superfici di estremità dei tuttala non esistono nel gergo aeronautico e nemmeno aeromodellistico.

La nozione di winglets è di solito associata alla riduzione della resistenza indotta dai vortici di estremità o anche associata alle innovative "spiroid wing tips", senza riferimenti alla sostentazione od alla stabilizzazione. Le vere winglets sono molto simili a piccole derive, ma hanno poco in comune con le eventuali derive vere e proprie di estremità alari dei tuttala. D'altronde non ho trovato denominazioni già esistenti per le pseudowinglets & no-winglets, come da me e spero da voi intese. Certo non credo che esse riducano molto i vortici di estremità, ma non sono in grado di precisarvi se e quanto, comunque servono anche da sole a stabilizzare e/o sostenere i tuttala di cartoncino seguenti.

Il comportamento di volo dei tipi P... in conclusione è assai critico, ma, se ben ottimizzato, di fatto può offrire notevoli rapporti di planata, però con scarsa stabilità trasversale; nel complesso il loro volo è molto aleatorio, secondo i rapporti delle superfici e le incidenze impostate alle estremità alari prima di ogni volo.

Dopo una planata inizialmente ottima, verso la fine del volo può prevalere quasi sempre il diedro trasversale negativo delle no-winglets, cioè il tipo P (senza coda) può entrare in vite, precipitando miseramente vicino a terra.

Il tipo di stabilizzazione dei P... può essere assimilato a quello dei canard, tuttavia, se le superfici di estremità portanti superano la portanza della parte centrale dell'ala, il similcanard può trasformarsi in un simil-aereo convenzionale a stabilità rilassata. A fine volo le estremità alari possono divenire più portanti? Ciò spiegherebbe perchè i P... possono avere una planata alla fine disastrosa, mancando ovviamente del controllo vettoriale del pilotaggio, controllo che esiste invece sui veri aerei a stabilità rilassata.

In effetti il volo dei P... può essere molto simile al cattivo volo di quelli che avanti verranno denominati U..., quando il loro tipo di stabilità concede un'effettiva instabilità.

Modello P1 in cartoncino 180 g/m2 (appare di colore diverso ma è lo stesso cartoncino dei tipi successivi).Apertura alare 254 mm. Clip 21 mm. Corda massima 70 mm. Lunghezza fusoliera 125 mm. Affidabilità 5,5. Rapporto di sostentazione 1/4.
Efficienza media apparente (rapporto di planata) in aria calma circa 3,5, con planate talora 5 e talora 2, spesso quando elevata con tendenza al rollio olandese, che si trasforma poi in avvitamento finale.

Talora è meglio che l'angolo di piega delle no-winglets sia prossimo a zero, per minimizzare l'effetto negativo dei diedri trasversali di estremità (e anche per ritardare lo stallo delle estremità, che comunque è già posticipato per via della freccia negativa). Ciò non ostante, direi che i risultati di volo del P1 globalmente sono cattivi.


A ben vedere il caso P1 non è che uno stesso caso dei tipi A... con senso di marcia invertito, ovviamente con la giusta posizione della clip, spostata dalla testa alla coda, divenuta testa nei casi P...
La differenza più appariscente è che nei tipi P... appare un naso allungato non presente come coda nei tipi A...

La numerazione dei tipi P... sarà indipendente dal numero di sigla dei tipi A... e dei futuri tipi M...= A&P accoppiati e dotati entrambi sia di testa che di coda.

Testa/coda. Avrete notato che nella freccia inversa occorre sempre una testa o muso o naso del tuttala prolungato per spostare avanti la clip. La coda può anche non esserci, ma se c'è non guasta aerodinamicamente, se avesse la stessa incidenza dell'ala, a parte il fatto di aggiungere un piccolo peso inutile del cartoncino della coda. Si deve però aggiungere anche un notevole effetto aerodinamico, quando la coda è molto estesa nel senso dell'apertura alare ed il centro ala lavora con una grande superficie. Inoltre tale effetto non è trascurabile anche con la coda stretta. Se le no-winglets sono portanti, la parte centrale dell'ala, ad incidenza negativa rispetto a loro, può essere deportante rispetto al vento relativo, ma normalmente è ancora portante, determinando una stabilizzazione tipo similcanard nei modelli P...

Invece nei modelli a freccia positiva la coda può essere sempre positiva, mentre la testa può assumere un effetto molto negativo quando fosse eccessivamente prolungata in avanti, inducendo il modello a picchiare se la testa fosse conformata quasi a slat negativi, nella marcia nella direzione della freccia positiva.

 

Sogno. Ho fatto un primo sogno di un modello che vola nelle 2 direzioni. I modelli P sono nati come unidirezionali, ma avrete già capito che possono volare (e meglio) in senso contrario, se si sposta la clip dalla testa alla coda. A questo proposito è meglio conformare la coda dei P in modo che possa accogliere una clip. Per distinzione chiamerò i modelli P con coda, idealizzati come modelli A con testa pure allargata per contenere la stessa clip, modelli M..., dove nei puntini siglerò il numero di costruzione, senza riferimenti ai numeri dei modelli precedenti, siano essi a freccia positiva o negativa. Per quanto esposto poc'anzi la coda dei P, cioè la testa degli A, non deve essere troppo prolungata, però occorre negli A una coda abbastanza lunga e larga all'estremità come la testa, quindi sostanzialmente una coda quasi diritta, per contenere la stessa clip, solitamente abbastanza lunga.
Ho così realizzato il mio primo sogno: la retromarcia in voli successivi , solo invertendo la posizione della clip, opportunemente scelta e posizionata. Per usare sempre la stessa clip occorre fare il centraggio per successive approssimazioni (v. avanti Pratica delle approssimazioni). Il modello mostrerà sempre la stessa faccia, sarà "monoface" in volo, cioè senza capovolgimenti sotto-sopra, solo che potrà essere lanciato o avanti o indietro a piacere, dopo aver predisposto in punta la stessa clip.

Un modello M... appare comunque solo un gioco, rispetto al miglior volo di 2 modelli di cartoncino tuttala a frecce opposte, ognuno ottimizzato per suo conto.
Infatti un aereo vero difficilmente potrebbe essere un tuttala bidirezionale da sogno fantascientifico. Occorrerebbe un bordo d'uscita alare che possa divenire bordo d'entrata ed un baricentro spostabile rapidamente o meglio occorrerebbe il baricentro in posizione neutra rispetto al fuoco aerodinamico dell'aereo, certamente con problemi di controllo e pilotaggio, indispensabile tramite computer, e direzione di volo con un motore a spinta invertibile o installare 2 motori a spinte opposte... 

A destra foto modello M1, che avrebbe potuto chiamarsi anche P2 con coda, differisce dal precedente per la presenza della coda (allargata per contenere una futura clip nella marcia a freccia positiva, inoltre possiede le 2 no-winglets di superficie maggiorata rispetto alla superficie dell'ala. Ap. alare 270 mm.
Planata in senso P ottima
(effic. media oltre 5) ma talora con arresto in volo a fine planata (un po' cabrato con clip 36 mm come in foto). Affidabilità 6,5 però ancora con rollio olandese.
l volo inizialmente può apparire picchiato, poi teso alla seduta lunghissima, che dopo uno stallo finale da fermo talora precipita a vite, secondo i rapporti delle superfici ed inclinazioni relative dei tipi P....

Questi due fattori fanno variare anche il peso della clip necessaria, che è maggiore del tipo P1 anche per il più corto braccio di leva rispetto al baricentro. Per consentire che gli spostamenti della clip abbiano effetti validi in entrambi i sensi di marcia dell'M1, è opportuno che le teste e code abbiano prolungamenti aventi lunghezze da definire per approssimazioni successive, in prove successive.

Gli effetti aerodinamici delle 2 presenze delle coda/testa non vanno trascurati, ma credo che globalmente influiscano meno del resto della realizzazione dell'ala, almeno nella marcia avanti, intesa come quella dei modelli a freccia positiva tipi A...; nella marcia in senso P la coda è un vantaggio (°).

Quando la no-winglets è molto estesa, come nell'M1, la parte residua dell'ala può offrire un troppo scarso contrasto stabilizzante, per cui è meglio fare altri modelli con no-winglets meno estese, come foto M2. Tuttavia l'allungamento alare del M1 (circa 6) è buono, mentre l'allungamento dell'M2 può essere eccessivo, per eventuali flessioni in senso marcia P.

Inoltre il rapporto 2 no-winglets/sup.tot.ala = 2/3, rapporto buono per la freccia inversa a svergol. centro posteriore, tipi P..., diviene non buono per la freccia positiva a svergol. anteriore, tipi A...

Comunque la planata nel senso di marcia A, ottenibile semplicemente spostando la stessa clip 36 mm, è per lo più favolosa. Efficienza media oltre 7 (modello sempre leggermente cabrato). Affidabilità 9. L'unico difetto che si può notare è un leggero derapage sulla traiettoria retta di planata, correggibile facilmente con un adeguato tocco di coda. Sostituendo la clip con un'altra di lunghezza 37 mm la planata nel senso A è centrata con efficienza anche 8, mentre nel senso P il comportamento del modello è inalterato nella propria variabilità, sempre con efficienza ed affidabilità minori, affidabilità oserei dire scarsa, talora un po' cabrato, talora un po' picchiato.

(°) NB: L'influenza della presenza della coda nel tipo M1 e nei successivi M2 etc. è comunque fondamentale per la stabilità di planata nella direzione dei modelli a freccia inversa. Tramite la coda la parte centrale dell'ala si ritrova con il centro di pressione arretrato, quindi i modelli M... lavorano più vicini alla configurazione canard di quanto non lo siano i modelli solo P...(senza coda), e ciò contribuisce ad un aumento della stabilità dei modelli M... rispetto ai modelli P...

 

Pratica delle approssimazioni. Inizialmente di solito spesso la clip risulta troppo leggera per un senso di marcia (determinando la cabratura del modello) e troppo pesante nell'altro senso di marcia (opposto, determinando la picchiata del modello). Per la soluzione bisogna agire per approssimazioni successive, prevedendo inizialmente di fare il modello con naso e coda allungati, preferibilmente larghi abbastanza da contenere la clip, e da accorciare di forbice il cartoncino secondo i casi, o sul naso o sulla coda. Infatti in questi casi, oltre che giocare col peso della clip, occorre intervenire sui bracci di leva rispetto al centro di gravità, in modo da farlo avanzare rispetto al fuoco delle portanze aerodinamiche, per ottenere sempre la stabilità longitudinale. La cosa è molto difficile, ma non impossibile.

Accorciando il braccio di leva a pari risultato occorre aumentare il peso e viceversa. Naso e coda si alterneranno.

Poniamo ad es. il caso di una freccia positiva troppo cabrata e negativa picchiata (ma spesso seduta). Questo è il caso più comune, ma non sempre...

Chiamerò lato A il naso della freccia positiva e lato B il naso della freccia negativa. Se si aumenta il peso di A, spostando la stessa clip in B per volare all'opposto sarà peggio. Occorre accorciare il lato B (aumentando il peso della clip). Ci sarà anche un piccolo guadagno per la freccia positiva perchè si toglie un leggero peso del cartoncino sulla coda più corta. Ma si avvicina il baricentro al fulcro aerodinamico della freccia negativa. Tutto funziona finché il baricentro sta davanti al fulcro nel senso della freccia negativa. Il baricentro alla fine sarà unico, ma fulcri aerodinamici dei due casi devono essere invertiti. L'aumento del peso della clip farà aumentare la velocità di planata a pari efficienza. Il comportamento di volo può essere diverso di efficienza nei due casi...

Secondo me è meglio non cercare la planata centrata per la freccia positiva, ma lasciarla a "cabrata lunghissima", per ottenere un'altrettanta "seduta lunghissima" quando si lancerà a freccia negativa. Difficile distinguere tra cabrata e "seduta", essendo il secondo fenomeno dipendente da una troppo scarsa portanza. Volando a freccia negativa la portanza è sviluppata per lo più dalle estremità alari, che sono generalmente di superficie modesta. Al punto che spesso le ali tendono a chiudersi, aumentando il diedro trasversale. Ciò può innescare un antipatico rollio olandese, e comunque una scarsità di efficienza, che mi appare in genere più scarsa a freccia inversa. Qui s'innesta la regolazione dell'incidenza, associata alla posizione e superficie delle no-winglets/pseudowinglets. Il fenomeno mi è assai complicato, da non avere proposte definitivamente valide. Tuttavia angoli minimi d'incidenza e grandi superfici delle no-winglets (non troppo grandi), con opportune inclinazioni in pianta delle pieghe di stabilizzazione, mi appare la strada giusta.

Se invece, in un altro caso, ci fosse la freccia positiva picchiata, diminuire il peso della clip piuttosto che accorciare il naso lato A potrebbe essere la soluzione migliore, da verificare sul campo di volo.

Sogno e realtà non solo virtuale.

A sinistra freccia positiva,
affidabilità 8, efficienza 6/8.

Si tratta dello stesso modello M2 in diverso
ordine di marcia.
Apertura 320 mm, clip 40 mm, allungamento 7,2.

A destra freccia negativa (M2=P3 con coda),
affidabilità 5/6, efficienza 4/5 (spesso seduto); senza coda si chiamerebbe proprio tipo P3

 

Completamento dell'analisi delle configurazioni.

L'articolo iniziale era finito a questo punto, tuttavia ho successivamente scoperto altre 8 possibili soluzioni di stabilizzazione a singolo senso di marcia, già anticipate nell'elenco riassuntivo a inizio pagina, soluzioni invero non tutte molto valide come alcune precedenti. E' doveroso comunque analizzarle tutte. Partirò nell'analisi da quelle a freccia inversa e poi tornerò alla freccia positiva, facendo in ordine un parallelo tra le soluzioni a stabilità similcanard a stabilizzazione anteriore e quella simil-aerei convenzionali a stabilizzazione posteriore.

Ho realizzato tanti modelli tutti di cartoncino, in pianta quasi tutti simili ai tipi T1, A1, N2, cioè a semiali semplicemente leggermente rastremate, con configurazioni delle superfici "mobili" spazzanti tutte le 4+4 possibilità, a freccia inversa Y, U, K, Q e, a freccia positiva, Z, X, W, V. La forma delle piante alari, escludendo la configurazione delle superfici "mobili", adottata quasi standard per tutti questi modelli è circa quella del tipo Y2, a parte il musetto. A parte i musetti, e se volete i prolungamenti delle code per eventuali possibili trasformazioni bidirezionali, comunque ora qui non effettuate, saranno possibili lievi differenze delle forme in pianta dei vari modelli successivi, tranne il modello K2 che ha una forma particolare.

 

Y2 & U1 Modelli Y...e modelli U... = Y2 (in alto) & U1 (in basso) visti in pianta da sopra.

I modelli Y...sono un opposto logico dei modelli T.. Preciso che i modelli Y... sono tuttala a freccia negativa a stabilizzazione anteriore, tramite slat di estremità ampliati, cioè tramite slat quasi pseudowinglets positive (inclinate in su), con tali superfici di controllo le cui pieghe possono interessare anche un poco le estremità del bordo d'uscita, divenendo pieghe molto convergenti (tipo Y1 non fotografato), siccome la freccia alare nei tipi a freccia inversa non è mai elevata. Nell'Y2 le pieghe invece sono molto divergenti rispetto al senso di marcia. Nell'Y2 i risultati di volo sono discreti, non credo per via della convergenza o divergenza delle linee di piega, quanto per l'entità delle superfici di controllo e soprattutto per la loro inclinazione.

Nell'Y2 l'inclinazione ottimale è la minima possibile, meno di 10° positivi, con clip 42 mm efficienza quasi 5, traiettoria quasi diritta con lievi deviazioni, affidabilità circa 7.

 

Ho provato a spostare la linea di piega verso la zona tipica delle pseudowinglets, diminuendo in pianta la convergenza delle 2 pieghe, allontanate dall'asse mediano. Per distinguerla, ho chiamato questa variante U..., da intendersi come sottocategoria di Y.... La variante U può essere intesa come un opposto logico del caso Z, inteso come sottocaso di T. Chiaramente si può discutere se Z sia un sottocaso di T o T un sottocaso di Z e discutere se U sia un sottocaso di Y o Y un sottocaso di U, e discutere di altri sottocasi simili. Però questi sono discorsi di lana caprina, che non m'importano. Infatti, introducendo il principio di priorità, per il quale la specie principale è quella scoperta per prima, come nelle specie biologiche, i discorsi svaniscono banalmente. Nel nostro caso le specie principali sono successivamente T & Y, quindi Z & U restano rispettivamente sottospecifici secondari.

Ciò che importa veramente è che il risultato dei voli del tipo U1 fotografato è deludente.

 

Provato l'U1 con inclinazione pseudowinglets circa 10° positivi, clip 39 mm, l'efficienza è circa 3, spesso si contorce ad ali alzate con giri quasi all'indietro, quindi inaffidabilità elevata per stabilità trasversale insufficiente. Anche spiattando il diedro centrale quando il doppio diedro appare eccessivo il risultato non cambia e cambia poco tentando altre modifiche dell'inclinazione delle pseudowinglets. Il risultato migliore si ottiene rivoltando un poco all'insù solo la punta anteriore delle 2 pseudowinglets (lasciando l'inclinazione circa + 10°), con efficienza circa 4,5, tornando così al caso Y. Restando nel caso solamente U, se si aumenta l'inclinazione positiva delle pseudowinglets dell'U1 l'efficienza resta poco oltre 3, però il modello può precipitare per casuale rollio trasformato spesso in vite.

Avendo interpretato la stabilizzazione Y come quella di un similcanard, probabilmente passando ai tipi U può aumentare troppo la portanza delle pseudowinglets, trasformando la stabilizzazione similcanard in una stabilizzazione simil - aereo convenzionale rilassata o comunque in una similcanard rilassata? Se così fosse basterebbe diminuire la superficie delle pseudowinglets, ma il risultato non sembra migliorare, con altri modelli U siffatti, probabilmente con bracci di leva troppo corti per apprezzare le ipotetiche migliorie.

Spesso un debole miglioramento degli U si ottiene con incidenza pseudowinglets quasi zero, sia con la convergenza pieghe come foto U1, che con pieghe molto più convergenti.

In conclusione gli U... volano male (e talora con le ali alzate proprio a U), peggio degli Y..., tuttavia il problema principale di entrambe le soluzioni è la simmetria delle semiali.

Soprattutto nella configurazione U, basta una lieve asimmetria che i modelli girano in planata. I tipi U spesso dopo un inizio planata discreto si rivoltano lateralmente alla fine, mentre le eventuali virate degli Y possono essere accettabili. In entrambe le configurazioni l'efficienza iniziale può essere elevata, ad es. raramente forse oltre 5, ma mentre Y2 solitamente plana sempre quasi centrato, non sono riuscito a costruire un U... che dopo il buon inizio di planata non abbia girato, raramente accettabilmente, il più delle volte con ribaltamento finale.

Forse solo a bassissima incidenza e con pseudowinglets allargate al massimo, di superficie circa come metà ala (potendo anche più di metà), spostando le linee di piega convergenti in partenza dai raccordi alari anteriori, facendo lavorare le estremità alari come sostentamento portante ed il centro ala come stabilizzatore deportante rispetto alle estremità, si può ottenere un modesto miglioramento longitudinale, tuttavia contrastato da un modesto peggioramento trasversale della stabilità complessiva. Però così facendo la configurazione U diviene quasi una configurazione N, cioè si trasformerebbe da similcanard a similconvenzionale. Dalle poche prove fatte i risultati mi sembrano comunque deludenti.

 

Rimaneggiamento delle pseudowinglets. I tipi U..., quando l'inclinazione positiva delle pseudowinglets è tra 10 e 45 gradi, con diedri trasversali bassi, planano male. Quando si sollevanono oltre 45° offrono in volo spesso una planata pietosa, che migliora leggermente quando si aumenta parecchio, forzandolo in coda, il diedro centrale. In tal caso però il bordo d'uscita si può alzare come nel caso N...e si ottiene un tipo di stabilità mista, inoltre quando si alzano le pseudowinglets, a formare un doppio diedro trasversale, se questo ha le estremità troppo elevate si rischia il rollio olandese, quindi è meglio che il doppio diedro abbia la parte centrale quasi piana, senza forzare in coda. Oppure ancor meglio si può alzare pochissimo le pseudowinglets ed aumentare parecchio soltanto il diedro centrale, forzandolo un poco stringendo la coda. Ad ogni modo in tutti questi casi di pseudowinglets più o meno positive secondo i diedri trasversali i tipi U non migliorano decentemente il volo, sempre cattivo, finché le pseudowinglets non vengono portate proprio verticali, come 2 derive sopra le estremità alari, allorquando la loro portanza diminuisce a zero e aumenta al massimo il freno aerodinamico dovuto alla convergenza delle derive.

Il modello allora rallenta parecchio la planata ma appare stabile in volo, con scarso rapporto di planata, che è quasi diritta fino alla fine.

 

Continuando nella piega delle 2 derive sopra l'ala oltre la verticale verso il centro ala le pseudowinglets divengono ad incidenza negativa, sempre più deportanti, l'effettiva portanza alare diminuisce per la minor superficie utile, ci si avvicina al caso delle ali anulari ad anello aperto rivoltato sopra l'ala, tipo R (vedere appendice nella pagina "anello.htm").

Risultato di volo di tale variante U... modificata quasi R, variante che non dovrebbe chiamarsi più U..., e nemmeno R: ultralenta, stabile con efficienza scarsa, forse anche per un effetto contrario alle spiroid wing tips, in quanto non c'è un rivoltamento armonico delle estremità alari, bensì un angolo acuto che può contrastare i flussi interni tra la semiala anteriore e la pseudowinglets quasi abbassata sopra di essa: non è più una frenata provocata dalle derive ma come un freno a tubo venturi....

Potrebbe essere interessante provare anche per pieghe simili ai tipi G, cioè rivoltate sotto l'ala.....

 

Modelli K... = K1 (in alto) & K2 (in basso) visti in pianta da sopra. 

Inclinazione pseudowinglets opposta di U... con la stessa freccia alare (negativa) in K1 (ma minore in K2) e circa con la stessa freccia di pieghe stabilizzanti poco convergente nei tipi U1 e K2, mentre la linea di piega è più convergente in K1. Pseudowinglets negative.

Il tipo K1 in pratica non è accettabile. Pensando i modelli K a stabilizzazione anteriore il centraggio è impossibile con pseudowinglets negative. Meglio fare freccia alare poco negativa e pieghe stabilizzanti poco convergenti. Possono stabilizzarsi solo se il collo del modello è largo da offrire una superficie con centro di pressione avanzato, per una stabilizzazione in pratica simil-convenzionale ibrida, con pseudowinglets molto piccole ad incidenza negativa quasi zero. Altrimenti, come nel modello K1, o il modello picchia subito dopo il lancio, spesso con looping rovescio a traiettoria diritta, o comunque con forte picchiata sempre più accentuata dalla velocità, oppure, se l'incidenza delle pseudowinglets è quasi zero ed il modello parte con un'inclinazione fortunata, sembra quasi planare leggermente seduto (eff. <4?) quasi affidabile, poi, aumentando la velocità, stalla e indi  precipita.

Invece il modello K2 plana da meraviglia (efficienza anche oltre 6), però la freccia alare negativa è inesistente sul bordo d'entrata, quasi a copiare i modelli A... a freccia positiva. Ci si avvicina anche al concetto delle ali bitrapezoidali H....

 

Il modello K1 tuttavia non è da buttare perché si presta ad interessanti esperimenti con le pseudowinglets verticali o piegate quasi totalmente sotto l'ala, divenendo così ad inclinazione positiva portante, quasi come nei tipi U..., ma con il centro di pressione delle pseudowinglets arretrato, quindi non valido per una stabilizzazione similcanard stabile: potrebbe trattarsi di similcanard rilassata o ancora similconvenzionale rilassata?

Provare i K1 modificati a estremità subverticali.................lenti e stabili?...

K1 & K2

 

P Altro modello P4. A sinistra foto modello P4 visto da sopra, con no-winglets ad inclinazione positiva.
Clip 35 mm, apertura alare 270 mm, corda attacco 70 mm, corda estremità 30 mm, allungamento 5,4, leva anteriore dalla mediana bordo entrata 50 mm, lunghezza fusoliera 120 mm, rapporto di sostentazione no-winglet/semiala circa 1/3, abbassamento no-winglets - 7°/10°, diedro semiala + 10°/14° sull'orizzontale. Efficienza talora max. 6?, affidabilità 6, ma talora, con molto minor efficienza, praticamente picchiato, è precipitato miseramente, rivoltandosi a fine planata con un'impennata e giravolta a capriola laterale.


Invertendo l'inclinazione di incidenza delle no-winglets si ottiene circa il modello Q1, non fotografato, ma in pianta quasi uguale, avente i seguenti dati: clip 22 mm, apertura alare 270 mm, corda attacco 70 mm, corda estremità 37 mm, allungamento 5, leva anteriore dalla mediana bordo entrata 54 mm, lunghezza fusoliera 124 mm, rapporto di sostentazione no-winglet/semiala circa 1/3, innalzamento no-winglet +15° + diedro semiala tot. oltre 25° sull'orizzontale. Efficienza variabile da oltre 4 a quando buona 6,5, affidabilità <6?

 

Modelli Q. Freccia negativa, stabilizzazione posteriore tramite no-winglets ad inclinazione negativa, simile a quella degli aerei convenzionali stabili con stabilizzatore negativo.

Volano (non sempre) bene, possono essere considerati sottocasi dei modelli N.

I tipi Q possono richiedere un diedro trasversale lievemente maggiore del solito, non ostante la presenza del doppio diedro alare, occorre forzare leggermente la piega centrale prima del lancio, quando l'innalzamento delle estremità non è elevato. Riguardo all'innalzamento delle no-winglets occorre non superare i 15° rispetto alla semiala centrale, a sua volta rialzata fino a massimo 30° rispetto all'orizzontale, altrimenti il tipo Q diviene sempre più picchiato, con rischio di vite. Al contrario, se per farlo picchiare senza aumentare la clip si vuole alzare maggiormente le no-winglets, fino ad un massimo di 30° rispetto alla semiala centrale, occorre la parte centrale dell'ala con il diedro trasversale quasi piatto: vi sconsiglio questa seconda alternativa di centraggio, perchè fa tendere al rollio olandese.

 

I tipi Q... hanno un comportamento analogo ai P... ed agli U..., cioè hanno una stabilità direzionale precaria ed un'affidabilità di volo bassa.

Affinché un tipo Q... voli come un aereo convenzionale il fulcro aerodinamico delle no-winglets deve stare dietro al fulcro della parte centrale dell'ala: ciò si può ottenere:

Spesso un cattivo volo è dovuto ad errori di simmetria: per correggere, spostare l'inclinazione solo di una no-winglets responsabile o della socia più comoda...

Tentare infine di modificare fortemente le inclinazioni delle no-winglets, anche se non mi pare la strada giusta.

 

Nota: Per spiegare la difformità dei voli di taluni tipi Q si può osservare che in particolari condizioni, soprattutto per basse inclinazioni delle no-winglets, la stabilità convenzionale può divenire rilassata, molto rilassata per ulteriore trasformazione nei tipi P non ben stabilizzati?

In sostanza nei modelli a stabilità rilassata le planate iniziano per lo più bene ma spesso finiscono male: ciò può succedere nella freccia negativa talora con i P, con i Q, con gli U, e nella freccia positiva con gli X etc.?

Il rischio sussiste sempre con questi modelli, ma in qualche raro e fortunato caso la planata viene ultimata "inspiegabilmente" bene.

 

Nel capitolo sui Sogni monoface impensabili si vedrà che i tipi Q sono l'opposto dei V, che di fatto voleranno pure ambiguamente, realizzando il modello Sogno 5, unendo ad esempio un tipo Q1 munito di coda con un tipo V1 munito di testa. Anche qui le numerazioni delle sigle non hanno nulla a che vedere di corrispondenza con lo stesso numero di sigla, potendosi realizzare diversi modelli Sogno 5 in varie versioni: Sogno 5.0, Sogno 5.1, Sogno 5.2, etc., chiamate i Sogni come volete e provate, ma sarete più soddisfatti se concretizzerete i vostri modelli soprattutto solo a freccia positiva.

D'ora in poi i modelli a freccia positiva voleranno tutti meglio dei precedenti, tranne qualche X & V, che vi faranno penare un poco nei tentativi di centraggio.

Se non volete soffrire, tornate ai T & A, che planano quasi sempre maestosamente bene.

 

Altre soluzioni solo a freccia positiva.

Foto a destra: modelli Z1 (in alto) & X1 (in basso) visti in pianta da sopra.

Modelli Z.

I modelli Z...sono tuttala a freccia positiva a stabilizzazione posteriore, non tramite elevons in senso stretto come nei modelli T..., bensì tramite no-winglets negative divergenti. Di fatto i modelli Z... non sono che dei modelli T...dove il punto di arrivo degli elevons (intesi in senso più ampio) non si limita a terminare sulla corda di estremità, ma finisce col terminare sul bordo d'entrata, essendo la piega dell'elevon partita più ell'esterno lungo il bordo d'uscita. Considerando pertanto i modelli Z...come un'estensione sotto categorica dei modelli T...ampliati, essendo comunque i modelli Z...costruttivamente diversi dai modelli P...(in quanto le no-winglets sono ora su ali a freccia positiva) e costruttivamente diversi dai modelli A...(e se volete proprio diversi anche dai modelli T...in senso stretto), ho introdotto la denominazione Z...

Si tratta di una stabilizzazione simil-convenzionale stabile longitudinalmente e i risultati delle planate sono quasi simili (forse poco peggiori, ma dipende dal centraggio dei singoli modelli, e in generale dalle pieghe divergenti dannose per la stabilità trasversale) a quelli degli altri modelli T & A (che sono migliori per le pieghe convergenti), però occorre più attenzione di costruzione. Infatti occorre che il cartoncino sia perfettamente diritto, es. con la clip 39 mm in foto Z1 (clip leggermente più lunga dei casi T...& A... a pari forme in pianta), con tutte le inclinazioni quasi azzerate, occorre in particolare che sia minimo il doppio diedro, per evitare un facile rollio olandese spesso ripetitivo, con curva a fine traiettoria sempre dallo stesso lato, quando esiste anche una minima asimmetria delle semiali e soprattutto delle no-winglets, comprendendo nel concetto di asimmetria un'eventuale svergolamento delle semiali di cartoncino, come facile causa delle virate. Quindi la planata centrata, pur di efficienza buona (circa 7), è più difficile da ottenere che negli altri modelli. Affidabilità scarsa.................

Z1 & X1

Ho notato un miglioramento della stabilizzazione trasversale e dell'efficienza di planata dello Z1 aumentando la freccia positiva anche solo del bordo anteriore anche solo di un angolo minimo, es. lasciando la stessa clip, basta, con 5 mm in meno sulle lunghezze delle corde di estremità, rifilare con la forbice tutto il bordo d'entrata fino alla punta del modello, ove la corda massima verrà lasciata immutata, cioè rifilare simmetricamente tendendo a zero. Nella foto il rifilamento è già stato eseguito.

Rispetto ai successivi modelli similcanard a freccia positiva X la planata degli Z similconvenzionali è in generale migliore.

 

Modelli X...

Come i Q sono simili ai P ma con incidenze invertite, anche gli X sono simili agli Z ma con incidenze invertite. Credevo all'inizio che gli X non potessero volare, invece possono volare, con centraggio molto critico, più difficile degli Z.

Tipo X1: freccia alare positiva, stabilizzazione posteriore con no-winglets ad incidenza positiva, quindi no-winglets abbassate, tuttavia incidenza quasi zero. Nel modello fotagrafato la clip è 30 mm, corda massima 80 mm, corda di estremità 33 mm (forma in pianta e misure uguale al modello Z1 prima del refilamento), apertura alare 275 mm, quindi allungamento 4,86. Diedro trasversale del tratto centrale dell'ala positivo quasi nullo, in modo che le no-winglets restino quasi orizzontali in volo. Efficienza circa 6. La traiettoria è difficilmente diritta, perchè forse il cartoncino non è abbastanza rigido ed occorre forzare le superfici prima del volo. Le no-winglets positive contribuiscono ad alzare le estremità in volo, rialzo a volte deleterio, soprattutto con pieghe usurate. Il centraggio è molto critico perché se si forzano le superfici si può passare inavvertitamente ad una configurazione di stabilizzazione diversa da X, ed il modello che al lancio precedente volava bene potrebbe non planare più bene al lancio successivo, o viceversa migliorare senza chiara ragione.

Se tutto va bene la planata può essere stabile, ma talora non manca un andamento a leggera biscia per ampio e lento rollio olandese. Affidabilità complessivamente comunque modesta (6). Occorre controllare sempre che l'ala sia perfettamente simmetrica, senza minimi svergolamenti del cartoncino.

Si tratterebbe di una stabilizzazione similcanard se la parte centrale dell'ala portasse meno delle no-winglets, tuttavia ho il sospetto che potrebbe anche succedere il contrario, determinando una stabilità rilassata alle basse inclinazioni positive delle no-winglets, circa 5° in giù, mentre aumentando tali inclinazioni oltre 15° in giù e lasciando la clip 30 mm il modello picchia decisamente e s'inclina trasversalmente. Si può correggere la virata e soprattutto la picchiata diminuendo anche il peso della clip, es. portando le inclinazioni a circa 10°, o poco più, in giù rispetto alla semiala, occorre una clip lunghezza 25 mm, ma permangono possibili devianze direzionali, efficienza sempre circa 6, affidabilità ottimisticamente 6, pessimisticamente 5. Chiaramente non sbaglierete se partirete con una clip di lunghezza intermedia, ma la casistica dei modelli X rimane aleatoria, soprattutto in funzione dei rapporti delle superfici e anche della divergenza delle pieghe di stabilizzazione.

 

W1

Modelli W...

I modelli W sono analoghi ai modelli Y ma con frecce alari invertite. Configurazione similcanard.

I modelli tuttala a freccia positiva con soli slat negativi (modelli non denominati con sigle specifiche), a differenza dei modelli T... con soli elevons che volano benissimo, non possono volare.

Quelli W...a soli slat positivi invece possono volare e, se centrati, volano abbastanza bene, come il tipo W1 fotografato a sinistra, visto in pianta da sopra, apertura alare 280 mm, clip 41 mm, efficienza circa 5, talora con leggero rollio olandese.

Esiste comunque un problema inerente il diedro trasversale; siccome quando si alzano gli slat il loro diedro si accentua, sarebbe impossibile collegare i 2 slat con un'unica clip diritta. Se si sdoppiasse la clip in 2 semiclip si rischierebbe che il modello in volo potrebbe alternare su e giù le ali attorno alla linea mediana, quando la piega mediana fosse indebolita, quasi come in un ornitottero a semiali battenti.

Ho preferito utilizzare un'unica clip diritta, creando un diedro trasversale negativo e dannoso direzionalmente. Per compensare le sbandate direzionali, le estremità delle 2 semiali sono state rialzate come un doppio diedro, o meglio come un'ala di gabbiano rovescia, cioè conformata trasversalmente proprio a W, con angoli diedri tutti molto bassi.

La direzionalità comunque non è stata eccezionale, affidabilità 6,5.

 

Modelli V

Sono un sottocaso ambiguo dei W con gli slat divenuti pseudowinglet positive, però talora volano male.

Volerebbero bene se le pseudowinglets fossero ad incl. negativa, come nei modelli A...(che volano benissimo), dove l'estensione delle superfici e le stesse inclinazioni possono variare abbastanza sensibilmente (vedere analisi dei modelli A... nella pagina "tuttala.htm").

Nella foto a ds. abbiamo in alto un ottimo modello A (clip 41 mm) ed in basso un cattivo modello V2 (clip 24 mm), cattivo solo per via delle difficoltà di centraggio. Tale tipo A tollera inclinazioni pseudowinglets anche elevate...oppure inclinazioni basse ma in tal caso meglio con clip 38 mm...

Oserei dire che sussiste una quasi impossibilità della stabilizzazione per alcuni altri dei tipi V.

Ad es. un modello V1 (poi distrutto), ad incidenza della pseudowinglet positiva, con clip lunga 38 mm, dopo il lancio era sempre picchiato che quasi ritornava indietro a looping rovescio; allora, modificato con clip lunga 29 mm, picchiava ancora molto; allora, modificato con clip lunga 24 mm, talora ritornava a looping ancora rovescio, talora picchiava quasi accettabile; allora, modificato con clip lunga 21 mm, iniziava la planata giusto ma dopo pochi metri appariva picchiato e talora precipitava, anche con instabilità direzionale, oppure talora stallava dopo il lancio; allora, modificato con clip lunga 20 mm, stallava immediatamente dopo il lancio; con clip più corte stallava subito sempre più; con clip cortissime iniziava il "tumblewing" (leggere nella pagina "H.htm", alla voce "Spinnybug"), rotolio che però non era bello uniforme nemmeno senza clip, per la presenza di deviazioni trasversali.

I modelli V... però talora planano accettabilmente, tutto dipende da come viene realizzata la stabilizzazione similcanard. Quello della foto, chiamato V2, ad incidenze quasi zero, vola veloce e con scarsa efficienza, ma vola, tuttavia talora un po' picchiato (quando incidenza è alta) e talora cabrato (quando incidenza è bassa) che può stallare (e talora può rivoltarsi precipitando). Trovata l'incidenza giusta può planare ben centrato, anche con effic. oltre 6 un po'seduto, però generalmente a fine planata rallenta quasi a fermarsi in volo, stalla e precipita in loco. Aumentata la clip a 26 mm invece è sempre picchiato, con effic. meno di 5, più picchiato a fine planata, con effic. meno di 3.

V&A

Tuttavia, lasciata la clip 26 mm e diminuita l'incidenza delle pseudowinglets quasi a zero, il V2 plana mirabilmente diritto con effic. ben oltre 6, ancora leggermente picchiato, perché tale incidenza è al minimo tollerato dal cartoncino. Sussiste un leggero rollio alternato. A pari forma di pianta alare esiste dunque un limbo di configurazioni dove si passa dai modelli stabili tipicamente A facilmente centrabili, a quelli J ad incidenza zero, indi a quelli V2 difficilmente centrabili ma stabili in particolari condizioni, infine a quelli instabili V1, instabili probabilmente ancora per difficoltà di centraggio, secondo l'incidenza troppo positiva delle pseudowinglets difficilmente correlabile alle lunghezze delle clips, oppure instabili o meglio inaffidabili per propria natura. Come si è visto, basta cambiare 1 o 2 mm di clip che il mondo dei tipi V cambia, con imponderabili angoli di inclinazione delle pseudowinglets.

 

Osservazioni sulla freccia delle linee di piega delle superfici di stabilizzazione longitudinale, sulla posizione delle pieghe e incidenze d'estremità.

Prova di simmetria. Le pieghe devono essere perfettamente simmetriche e lo si può verificare bene ad ali chiuse lungo la linea mediana. Consiglio la verifica prima di ogni lancio, anche se ciò minerà a lungo andare la durata di vita del modello, quando la linea mediana si sarà troppo indebolità per le contropieghe ripetute.

 

Osservazione sulla freccia delle pieghe. Nel disegno iniziale di questa seconda parte dell'articolo, riassuntivo di tutte le specie aeronautiche stabilizzabili, le pieghe sono convergenti o divergenti rispetto al senso di marcia, inoltre occorre considerare se sono concordi o discordi rispetto alla freccia alare. Infatti le frecce delle pieghe possono passare dalla propria freccia positiva a quella negativa, attraverso una linea di piega delle superfici di stabilizzazione longitudinale a zero, cioè orizzontale, linea che non compare nel suddetto disegno (passando inoltre anche attraverso un'altra linea, verticale nel foglio del disegno, pure non disegnata, ininfluente sulla stabilizzazione longitudinale, ma importante ai fini direzionali). Le frecce delle pieghe inclinate sono determinanti sia ai fini trasversali che longitudinali. Una piega orizzontale è determinante solo ai fini longitudinali, ma non trasversali (e viceversa per una piega verticale). Quindi nel disegno suddetto non compaiono i 4 casi con pieghe orizzontali tra T & Z, N & piega di coda, Y & U, W & pieghe di testa. Questi casi sono stati forse troppo presto abbandonati, pur essendo i più efficaci al fine di una buona stabilità longitudinale, senza coinvolgere la stabilità direzionale (intesa come latero-trasversale).

 

Un'altra osservazione riguarda la posizione delle stesse pieghe in avanti o indietro, quando sono suborizzontali, potendo interessare talora tutta l'apertura alare. Il discorso è già stato anticipato al capitolo sulle ali bitrapezoidali della parte prima, tuttavia allora non si è considerata la possibilità che la piega, come un longherone centralizzato, possa dividere la semiala quasi a metà, in 2 superfici quasi uguali davanti e dietro, e ciò importerebbe moltissimo ai fini sia del sostentamento che della stabilità longitudinale, soprattutto trattandosi di semiali di cartoncino.

 

Ovviamente contano moltissimo le inclinazioni delle superfici tra di loro, sia per la stabilità longitudinale, che direzionale, nonché il rapporto di sostentazione (v. Modelli P), considerando che le sup. di estremità sono in genere più efficaci di quelle a centro ala, perché più lontane dal baricentro, dunque la loro incidenza è determinante.

Si è visto che solo in alcuni casi particolari dei miei tuttala è possibile la stabilizzazione solo quando le inclinazioni delle pieghe di estremità sono prossime a zero gradi angolari.

Ciò è praticamente difficile da realizzare, perchè il cartoncino piegato ha un angolo preferenziale ben più di zero, tuttavia con qualche contropiega si riesce nell'intento, finché le pieghe ripetute indeboliranno la resistenza della piega, rendendola come una cerniera libera.

 

Quando si passa attraverso una configurazione (configurazione zero, v. modelli J & I accennati nell'elenco riassuntivo dei miei modelli tuttala a inizio pagina) prossima al punto neutro di trasformazione dei 2 tipi di stabilizzazione similcanard o similconvenzionale, occorre mantenere l'incidenza al vento relativo, per non compiere delle acrobazie spontanee nel volo libero, altrimenti si rischia che l'instabilità prenda il sopravvento quando ci fosse una pur minima corrente d'aria ambientale, con il fulcro aerodinamico del modello troppo vicino al baricentro, addirittura peggio se il fulcro fosse in posizione avanzata (stabilità rilassata).

Questa teoria potrebbe spiegare perché i tuttala a freccia ad incidenza zero sono ancora stabili quando hanno anche la coda, che sposta indietro il fulcro aerodinamico del modello, mentre non appaiono stabili le ali rastremate ad incidenza zero senza la coda, perché potrebbero avere ancora il fulcro troppo avanzato rispetto al baricentro...Il problema della posizione dei fulcri nella stabilità longitudinale ha la stessa soluzione sia per la freccia positiva che negativa, mentre potrebbe essere peggio per la stabilità direzionale dei tuttala a freccia inversa, che inoltre presentano altri vantaggi (pochi) ed altri svantaggi (tanti, vedere il capitolo Stabilità alla virata).

 

Qualità delle planate a singolo senso di marcia.

Ignorando (a torto) i casi I & J con coda e musetto, si potrebbero trovare quasi delle corrispondenze di stabilità tra gli 8+4 = 12 casi e sottocasi che in totale racchiudono per me tutte le possibilità di volo dei tuttala, con svergolamenti e relative incidenze, facendo collimare sulla stessa riga le stabilità simili di modelli ritagliati tutti a pari pianta esterna alare, ad es. come nelle 2 tabelle seguenti di configurazioni singole (non sovrapposte nello stesso modello); inoltre in base alle incidenze i casi sono stati correlati a tipologie di stabilizzazione similcanard (cioè quasi canard) oppure simil-aerei convenzionali a stabilizzatore posteriore.

Non mi è stato possibile definire sempre esattamente soprattutto le qualità di volo delle frecce alari negative, perché le loro planate sono state spesso di ambigua affidabilità trasversale (v. precedenti analisi singoli casi, spesso di risultati incostanti e difficili da stabilizzare).

Comunque vicino ad ogni categoria saranno indicati il rapporto di planata (eff.) e la qualità (aff.), quest'ultima secondo la seguente scala (pagella voti come a scuola):

aff. 3 = qualità sempre inaccettabile, instabilizzabile che rivoltandosi picchia tornando indietro a looping rovescio (incorreggibile?)

aff. 4 = qualità talora inaccettabile, instabilizzabile che gira troppo avvitata o talora picchia tornando quasi indietro quasi diritto a looping rovescio (correggibile a fatica)

aff. 5 = qualità insufficiente, planata che gira o "olandeggia" inaccettabile o alla fine stalla o picchia moderatamente (forse correggibile con buona volontà)

aff. 6 = planata difettosa che gira quasi sempre appena accettabile, compreso in qualche configurazione un forte rollio olandese su traiettoria quasi diritta

aff. 7 = planata per lo più diritta imperfetta ma accettabile, con eventuali virate modeste

aff. 8 = planata per lo più diritta come un fuso.

Allorquando nelle tabelle compare la barra "/" s'intenda un'elevata variabilità, secondo circostanze fortuite, ma soprattutto di progettazione e realizzazione delle pieghe più o meno incidenti. Volendo fare una classifica casalinga ma riassuntiva dei tuttala di cartoncino migliori volatori in un singolo senso di marcia, in ordine di qualità crescente, separatamente per i miei tuttala similcanard e similconvenzionali, ho riscontrato (e mi ha colpito il fatto che i numeri delle efficienze, del tutto indipendenti dai numeri delle affidabilità, abbiano una scala che potrebbe corrispondere agli stessi voti di qualità scolastica e condotta di un alunno): 

freccia pos., svergol. anteriore, inc. pos., tipi V, eff. 4/6, aff. 4/>5?, similcanard
freccia pos., svergol. posteriore, inc. pos., tipi X, eff. >5, aff. 5/6, similcanard
freccia pos., svergol. solo slat, inc. pos., tipi W, eff. 4,5, aff. 6, similcanard

freccia pos., svergol. posteriore, inc. neg., tipi T, eff. > 5, aff.7, similconv.
freccia pos., svergol. posteriore, inc. neg., tipi Z, eff. 7, aff. 6, similconv.
freccia pos., svergol. anteriore, inc. neg., tipi A, eff. >7, aff. 8, similconv.
freccia neg., svergol. anteriore, inc. pos., similcanard, tipi U, eff. 3, aff. 5
freccia neg., svergol. posteriore, inc. pos., similcanard, tipi P, eff. 3,5/6?, aff. 5/6
freccia neg., svergol. anteriore, inc. pos., similcanard, tipi Y, eff. 4/4,5, aff. 6/7

freccia neg., svergol. posteriore, inc. neg., similconv., tipi N, eff. 3/4, aff. 5/6
freccia neg., svergol. anteriore, inc. neg., similconv., tipi K, eff. 3,5/6, aff. 4/6

freccia neg., svergol. posteriore, inc. neg., similconv., tipi Q, eff.4/6, aff. 6?

 

I tipi scritti nelle tabelle soprastanti possono volare tutti (a particolari condizioni), ma certo non tutti planano bene, e alcuni planano male (nelle condizioni critiche citate in precedenza nelle analisi dei singoli casi). Se si muta la pianta alare all'interno della stessa categoria i risultati di qualità possono essere sconvolti.

Planano in generale meglio e sono più facili da stabilizzare i modelli a freccia positiva.

Tutti quelli a freccia inversa hanno in genere scarsa affidabilità e oserei dire spesso svolazzano, anziché planare sempre centrati. La cosa più rimarchevole è che hanno un comportamento sovente incostante, alternando rare planate ottime a voli spesso disastrosi.

Qualche K è proprio inaccettabile (es. K1, eff.3,5, aff.4). Notare che il tipo K2 per la forma in pianta potrebbe essere inteso proprio come una forma di A, quasi occorrerebbe invertire la riga K con la riga Q, tuttavia i Q... come qualità sono in genere mediamente meglio dei K...tipici. Notare che il Q1 è normalmente a bassa efficienza, tuttavia può divenire eff. 6 quando l'inclinazione negativa delle no-winglets è prossima a zero.

La sufficienza è eff.6 + aff.6. Un premio va dato a chi, sommando eff.+ aff., supera 12, ma la lode già a chi supera 15, il bacio accademico a chi arrivasse (con efficienza eccezionale) a superare 18, e magari arrivasse a 20 con la qualifica di genio anomalo!

 

La classifica di qualità di volo è comunque provvisoria, dipendendo dalle qualifiche individuali dei singoli modelli (ad esempio i T & N perfezionati con slat + elevons possono modificare la classifica spostandosi verso le prime posizioni, ma anche le altre configurazioni possono essere sovrapposte nello stesso modello...).

Non ho considerato i tipi M...& altri prossimi tipi Sogno..., perché tutti i Sogno...sono fuori classifica in quanto sono un'altra categoria di concorrenti. Tuttavia la coda o la testa dei modelli Sogno considerati monodirezionali possono migliorare la loro classifica di qualità monodirezionale.

 

Da notare che mentre il solito cartoncino 180 g/m2 è sufficiente per i tuttala a freccia positiva, per quelli a freccia inversa sarebbe meglio utilizzare un cartoncino più rigido, in quanto basta un'inezia per falsare i voli successivi. Ho trovato ottimo un cartoncino patinato di 300 g/m2.

Per i modelli di carta semplice o rinforzata può valere una classifica simile riguardo alle configurazioni, ma non si possono fare sempre di forme uguali ai precedenti di cartoncino e paragonare riguardo ad altri materiali. Per i modelli del mio foam il confronto è praticamente impossibile.

Ripeto che per il mio tipo di aeromodellismo ho preferito il cartoncino, tuttavia, trovando un depron sottile e rigido, si potrebbe tentare una via migliore.

 

Sogni monoface impensabili, modelli a doppio senso di marcia.

A singolo senso di marcia in precedenza conoscevo già le forme di stabilizzazione T, A, N, P ed implicitamente Y & W. Quindi a doppio senso di marcia monoface conoscevo già la coppia A&P (realizzata con i modelli M) ed avrei dovuto conoscere le possibilità T & Y, nonché N & W (sogni pure possibili, ma non ci avevo pensato prima).

Dopo aver scoperto le soluzioni di stabilizzazione U, K, Q, Z, X, V, mi è venuta l'idea di realizzare il volo avanti e indietro anche con loro, accoppiandole opportunamente. Ed infatti volano avanti-indietro in versioni monoface anche Z & U ; invertendo la clip di Q si passa al caso V; invertendo la clip di X si passa al caso K. Tuttavia non sempre volano bene.

Come nei precedenti casi M..., occorre in tutti i casi aggiungere le code ed i musetti della stessa "fusoliera", con testa e coda di lunghezze opportune davanti e dietro le ali per permettere il centraggio, "fusoliera" che nella maggioranza dei casi migliora la stabilità delle marce singole e solitamente ne migliora anche l'efficienza, se non altro per la maggior superficie alare del tuttala...

Ho provato l'insieme Z con coda & U con coda e l'ho chiamato modello dei tipi Sogno 4, perché ho quasi esaurito tutte le lettere dell'alfabeto e vorrei personalizzare i sogni con un nomignolo che non sia una semplice lettera. Il nomignolo che, nella sua banalità, ho scelto per tutti tali modelli è Sogno..., seguito da un numero correlato alla coppia di configurazioni di sogno.

Infatti intenderei Sogno 1 = M = A & P; Sogno 2 = Y & T; Sogno 3 = N & W; Sogno 4 = Z & U; Sogno 5 = Q & V; Sogno 6 = X & K; Sogno 7 = J & I

Considerare che oltre ai 2 preannunciati casi impossibili W- e Y- esistono altri 2 casi impossibili: T+ e N +, impossibili per la stabilità, perché darebbero subito voli picchiati.

Se volete sognare sulla strada dell'impossibilità, è quindi impossibile far volare avanti ed indietro gli opposti W- e N+ ed è anche impossibile far volare avanti ed indietro Y- e T+.

 

In totale esistono quindi solo 6 + 1 casi possibili di volo avanti e indietro senza capovolgimenti, solo spostando la clip dalla testa alla coda di un modello tuttala di cartoncino ambidirezionale. Ho aggiunto anche i modelli Sogno 7 con incidenze tutte zero, sogno però da intendersi come una superspecie dubbia da rimeditare (v. parte quinta).

Provare per credere. Lascio a voi la possibilità di realizzare le varie versioni dei tipi di modelli Sogno... effettivamente realizzabili, che per me erano impensabili all'inizio dell'articolo. Ovviamente si tratta solo di un gioco, impensabile su un aereo vero.

 

Ci si potrebbe infine chiedere quale dei reali sogni monoface sia in sostanza più valido come qualità delle planate. La risposta è implicita nelle misure di affidabilità avanti ed indietro. Ma potrebbe essere che ad una buona affidabilità avanti corrisponda una cattiva affidabilità indietro e viceversa, dunque le coppie di stabilizzazione non sarebbero confrontabili se non nella somma delle caratteristiche dei 2 componenti la coppia, a parte ogni considerazione di caratteristiche di volo individuali di ogni singolo modello coppia monoface. All'interno della stessa categoria di stabilizzazione i singoli tipi possono far variare molto i risultati, diversamente avanti e indietro.

 

Conclusione, parte terza.

Avendo considerato tutti i tuttala talora come un canard e talora come un aereo convenzionale, ad equilibri concentrati con cortissimi bracci di leva, appare ovvio che il centraggio di un tuttala sarà sempre difficile, a fronte del vantaggio di resistenza aerodinamica minore, invero vantaggio molto relativo nei miei modelli di cartoncino.

 

Credo di avere sperimentato con i miei modelli tutte le forme possibili di stabilizzazione ed efficienza di tali tuttala, aeroplanini delle sorprese e dei sogni.

Salvo perfezionamenti delle superfici e delle inclinazioni, per gli esperimenti fatti, i modelli ottimizzati a freccia positiva in futuro planeranno sempre meglio di quelli a freccia negativa, questa essendosi dimostrata meno stabile, meno efficiente e però forse più lenta, almeno nei modelli da me confrontati (tuttala solo di cartoncino, escludendo quelli di carta e di foam).

 

I modelli ad ala bitrapezoidale H, come nella pagina "H.htm" riguardante le Configurazioni H, I, J, ed ad ala anulare R, G, B, come descritti in appendice, dovrebbero essere assai performanti, tuttavia possono essere fonte di grattacapi, perché sono particolarmente difficili da far volare con cognizione di causa, concentrando i problemi degli altri; sono un rompicapo più che un divertimento. In alcuni casi potremmo quasi assimilare i tuttala H alla configurazione 3LS (a 3 superfici portanti), cioè ad una concentrazione di stabilizzazione similcanard e similconvenzionale assemblate insieme, quasi come nel caccia russo Su-47 o nell'aereo executive italiano Piaggio P180 Avanti, aerei in realtà ben diversi dai tuttala H; ovviamente nei modelli H elaborati 3LS i bracci di leva sono cortissimi perché le 3 superfici confluiscono compattate nella stessa ala ed i problemi si accumulano! Meglio ripiegare su configurazioni HA e, se volete solo divertirvi con i tuttala, costruire proprio solo i tipi A, a moderata freccia positiva.

 

La via più sicura tra le varie configurazioni tuttala mi è apparsa tracciata dalla maggioranza dei tipi A, seguiti a ruota dai tipi elencati nel capitolo Qualità delle planate a singolo senso di marcia.

 

Per aeroplanini di semplice divertimento addirittura è meglio cominciare dai modelli canard di cartoncino, poi passare ai tuttala viepiù complicati nelle prestazioni di volo.

L'efficienza dei tuttala di cartoncino etc. può divenire superiore a quella dei canard, ma con stabilità ed affidabilità per lo più sempre più precaria e difficile da ottenere, desiderando le più alte prestazioni possibili.

Ovviamente nulla vieta di cominciare in alternativa anche con aeroplanini convenzionali in cartoncino a stabilizzatore posteriore, realizzabili costruttivamente in modo simile ai miei canard, indispensabilmente con l'aggiunta di un pesetto sul muso...

 


Consigli generali sulla stabilità direzionale dei tuttala di cartoncino.

Notare che le regolazioni direzionali possono essere abbastanza frequenti da fare nei tuttala a freccia inversa, perchè la loro stabilità direzionale è intrinsecamente scadente di natura (v. capitolo Stabilità alla virata). Se poi si aggiunge un possibile errato svergolamento semi alare del cartoncino, cosa abbastanza frequente nei modelli senza longheroni (cioè senza pieghe trasversali), si comprende perché tali modelli possano girare spesso, e talora rivoltarsi a fine planata, soprattutto quando eseguiti con ala a freccia molto inversa.

Riassumo cosa conviene fare nella maggioranza dei casi per ovviare a tali difetti, in assenza di irrobustimento strutturale:


Release di questa pagina gennaio 2016 - revisione luglio 2016 - aggiornamento mappa gennaio 2017

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Sez. aeromodellismo:

  1. parte prima (tuttala a freccia positiva di cartoncino e carta)

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

  3. parte terza (freccia inversa di cartoncino, Sogni in retromarcia. Inizio di questa pagina)

  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, cioè modelli A-RC & MIX-RC?)

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