Flavio Mattavelli.
La presente pagina può essere considerata come un complemento, ed anche la sesta parte, dell'articolo Configurazione tuttala, tuttavia è rivolta soprattutto al gioco aeromodellistico, mentre per quanto concerne un futuribile sviluppo più impegnativo rimando all'articolo Modelli A-RC & MIX-RC.
Nota del 2023. L’articolo
Modelli MAX fu scritto nel 2016 ed è lasciato in parte immutato a scopo di
archivio. Può riportare miei errori da principiante, soprattutto per quanto
riguarda la convergenza delle 2 derivette. S’intendano i modelli MAX sempre con derivette (poco ma sempre) convergenti.
Mi preme notare che, se le derivette fossero
prive di convergenza, cioè perfettamente parallele, i tipi MAX non potrebbero
volare, a parte il fortunoso caso in cui prima del volo si torcessero
opportunamente le semiali, magari credendo di
metterle piane uguali, ma in realtà ponendole comunque con un impercettibile
reflex longitudinale. In tal caso, per particolari direzioni e forze di lancio,
si ottengono talora delle planate spettacolari ad alta efficienza (forse anche
perché potrebbe trattarsi di lanci sub orizzontali di modelli a prevalenza balistica,
pur sempre a bassa velocità).
Però, nella maggioranza dei casi di un tipo MAX senza convergenza, dopo
il lancio, a seconda della clip e della velocità di lancio, si verificano
invece 2 casi:
o il tuttalino cabra
subito in stallo e poi precipita a foglia morta, oppure picchia subito in
affondata a pavimento.
Pertanto costruite le 2 derivette sempre con una convergenza di almeno circa 10 °
ciascuna, rispetto all’asse longitudinale dei modelli MAX.
Se si volesse volare facile subito e bene consiglio di passare invece
direttamente ai tipi A, costruibili ad esempio tramite il pdf qui lincato.
Modelli MAX
I tuttala di cartoncino bristol a sottile lastra piana semplici, facili per gioco, ma difficili per apprendimento della meccanica del volo librato "diritto senza controlli".
Premessa.
Quando ho scoperto questa tipologia di tuttala, ho chiamato i modelli "MAX", pensando che fossero il meglio più pratico in assoluto, ottimi per giocare, riguardo alle prestazioni di volo degli altri aeroplanini tuttala di cartoncino elementari, perlopiù tuttala "standard" a pieghe alari, cioè dotati di evidenti superfici di controllo e stabilizzazione, che invece i MAX in apparenza non hanno.
Ricordo che per tuttala "standard" intendo quelli delle mie 12 configurazioni base, 6 a freccia positiva e 6 a freccia negativa.
L'idea di non aggiungere delle derive specifiche, da utilizzare come tali nei tuttala non più "senza coda", bensì di utilizzare le già presenti pseudowinglets talora anche come derive direzionali, qualora poste in verticale, era già nata nella pagina "freccia_inversa.htm", in riferimento alle configurazioni a freccia negativa tipi U (pseudowinglets verticali verso l'alto) e tipi K (pseudowinglets verticali verso il basso), però nei tipi a freccia negativa tale idea non ha avuto seguito, essendo la freccia negativa instabile direzionalmente, e tale instabilità non può essere vinta mettendo 2 derive anteriori.
Un'idea simile è stata poi vagamente ripresa anche nei modelli con le ali ad anello, nei tipi ad anello aperto con le estremità rivolte in alto (R), oppure rivolte in basso (G), allora senza alcuna particolare convergenza dei bracci verticali delle ali, inizialmente pensati quasi come semplici supporti delle estremità rivoltate in dentro.
Già allora comunque avevo notato la migliore possibilità di usare le 2 pseudowinglets poste in verticale nelle ali a freccia positiva, non tanto nei tipi V (verticali verso l'alto), quanto nei tipi A (verticali verso il basso). Ecco quindi nascere i miei modelli MAX, di diretta discendenza e sviluppo dei miei tuttala tipo A, anche dopo uno scambio di idee sul margine statico senza reflex nei tuttala a freccia, nel forum Barone Rosso.
I modelli MAX sono una configurazione semplice, eppur risulta una configurazione stabile a buona efficienza (solitamente quasi 6, ma raggiungibile facilmente anche oltre 7, con ali di cartoncino piano senza reflex evidente, purché si tratti di bristol non monoruvido, o opportunamente impiegato se monoruvido, grammatura consigliata circa 160/240 g/m2).
In breve.
I modelli MAX sono tuttala di cartoncino a freccia positiva apparentemente senza reflex evidente, cioè a semiali piane (però vedere note nel riquadro giallo), con solo un piccolo diedro trasversale, inoltre dotati di 2 "derivette" direzionali leggermente convergenti, piegate alle estremità sotto l'ala.
Intendo per "derivette" 2 piccole piegature subverticali del cartoncino alle estremità delle semiali: in teoria potrebbero essere piegate entrambe in alto (sopra-bi-derive) oppure entrambe in basso (sotto-bi-derive), ma per mia pratica ho preferito piegarle sempre solo in basso, eventualmente con piccole deviazioni rispetto alla verticale. Se si trattasse di aerei "veri" le derive sotto sarebbero da confrontare problematicamente col carrello di atterraggio, ma nei miei aeroplanini il vantaggio del baricentro basso, ed altri effetti avanti descritti, non sono da trascurare. Indubbiamente la cosa è da mettere in relazione con il diedro trasversale, che in volo si alza sempre un pochino. La superficie delle singole derivette è circa 1/16 o poco più della superficie della singola semiala. Ho provato anche a fare superficie 1/8, ma occorre una clip eccessiva, inoltre i rischi di interferire malamente con il diedro trasversale possono aumentare; comunque tra 1/16 e 1/8 è tutto possibile. Eppure credo che sia meglio fare 1/16 o forse anche più piccole (fino a circa 1/20? dipende dalla convergenza e vista laterale delle derivette, generalmente di basso allungamento ed alta freccia, v. foto seguenti e nota asteriscata (°) denominata Fondamentale determinante avvertenza, posta a circa metà articolo). Le ho chiamate derivette per distinguerle dalle grandi derive dei miei primi modelli T, ma soprattutto considerare che nei MAX occorrono e sono intese sempre piccole e leggermente convergenti rispetto al senso di marcia.
Dissertazione.
Riguardo all'inutilità teorica delle derive convergenti rimando ad un testo in inglese suggerito da Ehstìkatzi nel forum Barone Rosso, testo accettabile ma non imperativo, nella fattispecie di ali di cartoncino.
In realtà la convergenza delle "derivette" non sarebbe in teoria indispensabile (anzi potrebbe essere quantomeno teoricamente inutile e forse dannosa per l'aumento di resistenza) ai fini direzionali, ma, usando adatto cartoncino, ho trovato che in pratica con la convergenza è meglio (vedere altri motivi già da me esposti nello stesso "topic" dello stesso forum). Creando una maggior resistenza dovrebbe esserci minor velocità (fattore psicologico che farebbe apparire la planata più maestosa, anche se meno efficiente? ho scritto dovrebbe esserci, perché, occorrendo una clip maggiore, aumenta il carico alare e quindi la velocità...), però con la convergenza il tuttala sembra più spesso viaggiare come su rotaia diritta. La maggior resistenza delle derivette convergenti può contribuire alla miglior stabilità longitudinale? Probabilmente si, però potrebbe trattarsi di errate mie convinzioni, quindi non date troppa importanza alle mie teorie.
Anche il fatto di piegare circa verticali sotto l'ala, a circa 90°, le 2 derivette, potrebbe essere ininfluente quasi come piegarle circa verticali sopra l'ala, o una su e l'altra giù, "tests" come riferiti nello stesso sopra citato "topic", a condizione di non mettere le derivette sub-orizzontali, nel qual caso divengono come le 2 "pseudowinglets" dei modelli in configurazione A, che si comportano diversamente.
Ho voluto sperimentare se fossero meglio le stesse 2 derivette, ma piegate entrambe quasi orizzontali leggermente rialzate sopra l'ala.
Ad es. un modello con clip abbondante, che con derivette sotto planava ancora quasi giusto, solo leggermente picchiato, spostando le derivette sopra ha planato più picchiato. Non è questione del momento della resistenza delle derivette superiori (che anzi darebbe in teoria un effetto contrario). Forse influisce la diversa resistenza indotta nei 2 casi sotto/sopra? penso in minima parte...; penso invece più probabile che una minima apertura delle alucce sopra l'ala abbia generato un momento portante di estremità e quindi picchiante del modello, quando le derivette sono state messe sopra l'ala, non troppo inclinate (configurazione V)! Portando entrambe le derivette a circa 90° sopra l'ala, lo stesso tuttala torna a planare quasi centrato, ma meno affidabile longitudinalmente e forse direzionalmente.
La convergenza delle derivette lasciate verticali durante un eventuale rollio determina portanza nella derivetta abbassata e deportanza nella derivetta alzata, purché non si arrivi a qualche stallo: la convergenza potrebbe contrastare il rollio, sia che le derivette siano messe sopra o sotto l'ala, quindi con effetti automatici concordi a quelli del diedro trasversale, pur con efficacia ridotta rispetto agli stessi effetti: un minimo diedro trasversale è sempre necessario. Tuttavia se nelle ali di cartoncino flesse tale diedro aumenta in volo, mettere le derivette sotto l'ala può contribuire a contrastare il rollio olandese che sarebbe dovuto ad un eccessivo diedro trasversale, e ciò non in dipendenza dalla convergenza delle derivette, bensì per il fatto che le derive messe sotto l'ala (anche non convergenti), in caso di rollio in proiezione facilitano il rollio, così contrastando la reazione eccessiva di un eventualmente eccessivo diedro trasversale...Invece se si piegassero le 2 derivette entrambe verticali sopra l'ala, in caso di rollio la stabilità trasversale verrebbe esaltata e potrebbe succedere il rollio olandese.
Anche per questione di altezza del baricentro, e per evitare un eccessivo doppio diedro trasversale (che potrebbe portare al rollio olandese anche prima di arrivare ad avere le derivette in verticale a 90° sopra l'ala), ritengo che nei miei tuttala di cartoncino siano meglio le 2 derivette poste sempre rivolte sotto l'ala.
Le semiali piane dei MAX sono solo simili alle semiali dei miei modelli della serie J, ma diverse, per la presenza delle derivette di estremità. Nei modelli J, che sono senza derive (tranne il caso J1), può apparire spesso un rollio alternato o comunque un'instabilità direzionale, anche con forti virate inaspettate ed inaffidabili. Allora i tipi MAX (che anche ai J si sono ispirati e sembrerebbero ancora J ad un osservatore disattento) sono stati dotati delle due derivette alle estremità alari, piegate verso il basso, quasi come vere winglets capovolte (cioè simili a false Hoerner, per chi si diletta di storia aeronautica), winglets che nella fattispecie non sono le "pseudowinglets" dei miei modelli tipo A, ma di fatto potrebbero assumerne parte delle loro funzioni tipiche di stabilizzazione e controllo, qualora le "pseudowinglets" fossero pensate mobili, in un campo da suborizzontali a subverticali, entro circa 90° sotto l'ala, nel quadrante esterno inferiore. Le derivette dei MAX è come se fossero perpendicolari alle "pseudowinglets" degli A, ma le derivette dei MAX sono solitamente intese meno convergenti delle "pseudowinglets" tipiche.
Tutta questa dissertazione pomposa per ciò che è facile da eseguire nei MAX, curando solo la simmetria destra e sinistra, piegando poco convergenti in avanti 2 semplici derivette speculari, come nelle prossime foto.
FOTO in alto tipo MAX 1 (Ex tipo J4) ed in basso MAX 2, all'estrema destra MAX 1 e alla sua sinistra MAX 2.
MAX 1 apertura alare 245 mm, clip nera 38 mm con freccia modesta. MAX 2 apertura 250 mm, clip nera 27 mm con freccia maggiore.
Il cartoncino è quello bristol da disegno, grammatura 180 g/m2, liscio da entrambi i lati. La costruzione dei MAX è di una facilità elementare, tranne che per il taglio della clip.
I modelli MAX devono essere corredati da una clip di plastica ricavabile dai dorsetti di cancelleria per la rilegatura di pochi fogli di carta; occorre disporre di un forbicione per tagliare i dorsetti. Il taglio delle clips non deve essere eseguito da un bambino. Consiglio di preparare una serie di clips, per poter scegliere quella più adatta dopo i primi lanci. Per le aperture alari delle foto consiglio clips intervallate circa 3 o 4 mm per ottenere effetti già ben sensibili. A volte basta anche meno di 2 mm di differenza di lunghezze delle clips per ottenere effetti sorprendentemente diversi.
La cartolaia da cui ho comprato i dorsetti non me li ha forniti tutti uguali: i rossi sono molto più pesanti dei grigi e questi poco più pesanti dei neri (tuttavia in pratica i neri ed i grigi sono quasi dello stesso peso specifico, in grammi/mm). Una clip nera lunga circa 30 mm pesa circa 1 grammo.
Anche in sezione esistono in commercio dorsetti diversi, al punto che talora si può inserire una clip dentro l'altra, ovviamente circa dimezzandone le pari lunghezze, o impiegando accoppiate 2 clips di lunghezze diverse. Si può di conseguenza accorciare la clip più lunga, per diminuire l'effetto dello spiattamento del naso del tuttala, ed accentrare il peso delle 2 clips accoppiate sul naso, per diminuire il corrispondente momento d'inerzia rispetto al baricentro del tuttala in virata, ma si tratterebbe per l'inerzia nella virata di un perfezionismo abbastanza trascurabile.
FOTO in alto tipo MAX 3 ed in basso MAX 4, all'estrema destra MAX 3 e alla sua sinistra MAX 4.
MAX 3 apertura alare 260 mm, clip rossa 41 mm, con freccia modesta. MAX 4 apertura 256 mm, clip grigia 28 mm, con freccia maggiore.
Notare che nelle ali a freccia minore la clip deve essere maggiore, soprattutto notare che derivette grandi richiedono anche clip più grande e pesante.
Riguardo alla forma in pianta dell'ala, credo che sia meglio rastremata, e a mio gusto un po' "sciabolata": il rapporto di rastremazione delle semiali tra corda alla radice e corda di estremità può essere variabile tra 1,4 e 2,2 circa, valori senza impegno, personalmente preferendo la rastremazione elevata, e con andamento a freccia alare positiva crescente leggermente "a sciabola" (visivamente come MAX 2). Potete sbizzarrirvi, restando nel concetto di freccia positiva. Io preferisco la freccia "a sciabola", ma non è una configurazione tassativa. E' opportuno mantenere la freccia dei MAX, riferita alla linea focale, compresa tra 15 e 30 °, tenendo presente che ai soli fini della stabilità indotta dalla freccia è meglio stare sui 30°, o forse più, mentre se si vuole far prevalere l'efficienza è meglio 15° e negli alianti tuttala senza reflex direi mai meno, ma mai dire mai (v. modelli H0, che sono direzionalmente instabili e senza reflex longitudinalmente discutibili). Il discorso è ben diverso per i vari modelli della serie H di cartoncino con reflex, ed anche per i loro fratelli maggiori, alludo per es. al valido tuttala senza freccia, ben oltre 2 m di apertura alare, che potrebbe definirsi della serie H pluriconfigurata, ed RC in campo modellistico d'elite, riproduzione del "vero" aliante Fauvel 361, riproduzione di Edi Mauri (edima nel sito Barone Rosso), tuttala che vola benissimo con l'ala di profilo autostabile senza freccia, pure dotata di svergolamento "di sicurezza".
Allungamento ed altre quisquiglie, ma da non trascurare.
Esistono delle limitazioni pratiche per ciò che concerne l'allungamento alare con ali di cartoncino. Con il cartoncino da me usato possono esserci ondulazioni spontanee pericolose perché alterano casualmente il piano delle ali, inficiando la planata. Per i MAX direi di non superare allungamento 8, con apertura massima tra le derivette 300 mm. Già con tali valori le semiali possono poi "frillare" in volo, il che potrebbe non essere cattiva cosa, tuttavia quasi sempre il modello troppo allungato vira in planata, quando non entra in vite dopo il lancio (è ancora gestibile con difficoltà da un esperto, ma del tutto inaffidabile per il gioco di un neofita). Se volete giocare sul sicuro, non superate allungamento 6. Ad es. un modello che con allungamento 8 richiedeva clip 30 mm, apertura con derivette estese 324 mm (reale in entrata 278 mm, in uscita 292 mm), efficienza 6/7, con stessa freccia "a sciabola", riducendo l'all. a 6 accorciando le stesse semiali, per rif. v. foto MAX 1, quindi apertura con derivette estese 286 mm (reale in entrata 238 mm, in uscita 245 mm), vola senza "frillare" con clip 33/38 mm circa con la stessa efficienza, ma ben più diritto, nonostante la minor convergenza di piega delle derivette, credo perchè il cartoncino si contorce meno. E' occorsa una clip maggiore perché essendo le semiali più corte (la freccia è identica, le derivette si sono spostate avanti, ma) il punto neutro si è spostato avanti. Il carico alare è peggiorato, ma non influenza l'efficienza, solo la velocità è leggermente aumentata. Si può tollerare una variazione della clip più che nel caso precedente e la gestione è più facile. Ovviamente ora con clip 33 il MAX 1 è leggermente cabrato, con clip 38 mm è leggermente picchiato, ma fila quasi sempre diritto, cosa che prima, con allungamento 8, non faceva quasi mai. L'efficienza (con clip tra 33/38 mm) potrebbe essere rispettivamente poco più di 7 oppure poco meno di 7, nel secondo caso con traiettoria poco più tesa e pochissimo più veloce.
Nota importante: tutti i MAX hanno derivette intese da usarsi subverticali verso il basso in ordine di volo.
Si prenda come riferimento angolare quello supplementare misurato in un piano perpendicolare alla piega (cerniera della derivetta) tra la semiala e la derivetta piegata sotto la semiala. Da 90° a 120° si intendano derivette subverticali (con massima direzionalità a 120°), mentre da 0° a 10° si intendano derivette suborizzontali: in tali condizioni le derivette aperte, di superficie ridotta, non sono efficaci come le pseudowinglets dei tipi A.
Se volete provare a spostare le derivette simmetricamente rispetto alla verticale, si può notare che, senza modificare la clip (E = efficienza aerodinamica apparente):
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Derivette |
angolo 120° |
angolo 90° |
angolo 60° |
angolo 30° |
angolo 0° - 10° |
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Tipo
MAX 1 (clip 38 mm) |
E
8, teso dopo picchiatina iniziale |
E
7, sempre centrato affidabile |
E
quasi 7, centrato |
E
6, direz.ondulante, poco fugoide |
spirala subito con E <4 |
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Tipo
MAX 2 |
inizia E7 ma finisce E5 |
E
7 centrato ben direzionato |
E
6/7 centrato |
E
5 poco ondulante, tendenza picchiare |
spirala in picchiata E 3 |
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Tipo
MAX 3 |
E
< 7 con tendenza a girare |
E
> 6 però gira spesso |
E
circa 5 ma gira |
E
circa 4 gira per derivette malposte |
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Tipo
MAX 4 |
E
8, diritto poco affidabile |
E
7 poco cabrato dir.ondulante |
E
7 finisce6, talora ondulando |
inizia E7, finisce E5/6 talora deviando |
inizia E5, finisce E3 spiralando |
Il fatto delle scarse efficienze e comportamento di volo scadente a derivette sempre più aperte può essere corretto in quelli che chiamerò tipi MIX, soluzione di compromesso intermedia tra i MAX e gli A, ottenibile modificando superfici ed inclinazioni.
Come norma generale, lasciando la stessa clip, se le 2 derivette vengono portate orizzontali, il MAX mediamente sempre picchia e perlopiù sbanda, per minime asimmetrie delle semiali.
Alcuni tipi MAX di geometria fortunata possono anche raggiungere efficienza 7/8 e più con un alito di vento ascendente, ma credo soprattutto se nati con derivette fortunate (subverticali).
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Modello
tipo MAX 5 (freccia elevata, terminali a sciabola) |
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Tutti questi modelli MAX hanno caratteristiche di volo simili (tranne il tipo MAX 3, che è il peggiore). I migliori sono i tipi MAX 1, MAX 5 e MAX 6, ma la freccia alare e le derivette migliori sono forse quelle del MAX 5. Anche il MAX 5 ed il MAX 6 tendono a spiraleggiare se si raddrizzano suborizzontali le derivette, tuttavia il MAX 6 (foto a sinistra) sembra mantenere una stabilizzazione maggiore anche con angolo delle derivette prossimo a zero (con angolo 10° plana diritto senza spiralare, con efficienza >5). Con angolo oltre 60° è praticamente sempre centrato diritto con efficienza 6/7 (solo raramente può planare in virata lunghissima). Portando l'angolo delle derivette a 120°, al lancio l'efficienza del MAX 6 è circa 6, dopo il modello effettua una picchiatina corta e breve, quasi una seduta, che evolve in una planata tesa quasi di efficienza 8, all'incirca come il comportamento del MAX 1. |
Confronto con altri tipi di tuttala in precedenza definiti "standard" a freccia positiva (A&T&Z).
I tipi MAX appaiono senza superfici piegate per la stabilizzazione e controllo longitudinale, però meditare le successive note nel riquadro giallo. Nei MAX il reflex "apparentemente" non c'è, ma planano lo stesso bene, alla sola condizione che le 2 derivette siano ben regolate ("trimmate"), in presenza di un minimo margine statico ed opportuna freccia alare. Probabilmente il campo degli angoli di planata dei MAX è ristrettissimo, con velocità di planata obbligata dalla conformazione delle derivette. I tipi MAX ben costruiti hanno una traiettoria di planata soddisfacentemente rettilinea e ben tesa, ad una discreta velocità ma non enorme ( forse solo leggermente più veloce delle planate ottenibili con gli altri tuttala delle altre mie serie "standard"), senza rollii, "come una funivia in discesa", della quale si possa criticare talora solo l'angolo di planata, che però con opportune derivette e clips può raggiungere bassissime inclinazioni, con efficienze (circa 7) paragonabili ai migliori modelli di cartoncino della mia serie A e serie T & Z, che sono solitamente senza derive, ma anche in qualche caso con derive. Infatti le vere derive non hanno la funzione longitudinale e resistente delle "derivette" convergenti; tuttavia anche tali "derivette" non hanno la stessa efficacia longitudinale principalmente deportante (o portante) delle "pseudowinglets" (A) o degli "elevons" (T) & "no-winglets" (Z). In realtà l'efficienza dei MAX è leggermente inferiore a quella dei tipi A & T & Z perché la resistenza delle derivette verticali non sviluppa gli stessi effetti longitudinali di reflex delle alette suborizzontali, più efficaci in portanza/deportanza ai fini di controllo di un eventuale beccheggio. Ciononostante le 2 derivette potrebbero diminuire la resistenza indotta dai vortici di estremità, resistenza forse maggiormente presente negli altri modelli che ne sono privi...
Particolare confronto con i modelli tipo A, osservazioni utili per lo sviluppo delle successive considerazioni aerodinamiche, scritte in blu.
A pari superficie alare, ciò che mi fa preferire (invero poco come efficienza, ma molto come loro esecuzione costruttiva) i modelli MAX rispetto ai tipi A, per quanto riguarda l'efficienza "apparente" di planata, è che nei MAX tutta l'ala "apparentemente" collabora al sostentamento, con "apparentemente" nessuna parte della pianta alare riservata alla stabilizzazione (tranne le derivette). Tuttavia nei modelli A il controllo longitudinale è maggiore, ma talora difficilmente ripetibile ed affidabile, mentre nei MAX i voli possono essere ripetuti spesso quasi in fotocopia.
Togliendo le derivette, c'è meno torsione aeroelastica (v. riquadro giallo) e la stabilizzazione longitudinale verrebbe affidata quasi esclusivamente alle 2 pseudowinglets dei tipi A.
Tuttavia resta difficilissimo determinare a priori la miglior geometria delle pseudowinglets, con le loro esatte inclinazioni e superfici.
Resta il fatto che senza la resistenza delle derivette probabilmente l'efficienza degli A potrebbe essere superiore a quella dei MAX, ma è praticamente impossibile determinare la resistenza indotta delle semiali di cartoncino. Non parliamo poi di una possibile miglior distribuzione a campana della portanza dei tipi A, piuttosto di una distribuzione ellittica alla Prandtl (come in alcuni studi della NASA, già accennati anche nella discussione "svergolatura alare per fauvel" ), argomenti che trascendono il presente mio sproloquio.
I tipi A di cartoncino inoltre appaiono in genere meno direzionati dei MAX, tuttavia molto dipende dal diedro trasversale delle semiali e dalla geometria delle pseudowinglets, in quanto anche la direzionalità degli A può essere accettabile, con un modesto diedro trasversale e pseudowinglets fortunate, di superficie più grande, circa doppia di quella dei MAX (anche > tripla?...purché a basse incidenze).
In sostanza la stabilità longitudinale dei tuttala di cartoncino, a parte l'indispensabile giusta clip, potrebbe ridursi all'ottenimento del giusto reflex o direttamente (come negli A) o indirettamente (come nei MAX), tramite un giusto svergolamento delle semiali, che incide sull'efficienza aerodinamica dei modelli a seconda di come si realizza: o in un nascostamente automatico svergolamento continuo (come nei MAX), o a seconda della conformazione della piega voluta per le pseudowinglets dei tipi A, che mostrano una piega evidentemente diretta e discontinuamente manifesta lungo le semiali.
Come nei tipi MAX si vedrà che perlopiù esiste un reflex automatico nascosto, negli A può esistere un'implicita efficienza nascosta, dovuta ad un aumento di portanza lungo l'apertura delle semiali, nel passaggio dalla semiala fissa alla pseudowinglet: più centralmente le pseudowinglets si comportano come slats, con aumento di portanza della corrispondente porzione di ala, indi, aumentando la corda delle pseudowinglets verso le estremità, le pseudowinglets divengono operanti come equilibratori cabranti il tuttala, tramite la loro deportanza. La distribuzione della portanza dal centro ala alle estremità dei tipi A non è quindi in realtà discontinua, ma oserei dire che si avvicina alla famosa distribuzione a campana, testé accennata, con nascosto aumento dell'efficienza, in opportune condizioni favorevoli, determinate dalla configurazione delle pseudowinglets medesime.
Tipi MIX.
Come già anticipato, non con intento "splitter", ma per individuare e distinguere subito i casi intermedi tra A e MAX, ho pensato di chiamare i casi miscelati tipi MIX. Probabilmente nel seguito talora mi sfuggirà questa denominazione, che potrebbe racchiudere sia gli A che i MAX, e potrei chiamare A oppure MAX quel che è in realtà un MIX, ma mai chiamare MIX quel che è solo un A o solo un MAX.
Potrebbero esserci effetti portanti o deportanti spostando le derivette dei MAX dalla verticale, ma in tal caso, se lo spostamento avviene verso i tipi A, con possibilità di effetti solo deportanti, comunque resistenti, sarebbe meglio parlare solo di MIX, fino ad arrivare alle posizioni suborizzontali, nelle quali sarebbe meglio parlare solo di configurazione A (con pseudowinglets sempre negative) oppure, oltre alla posizione neutra J, solo di configurazione V (con pseudowinglets sempre positive).
Sezioni dell'estremità di una semiala, eseguite in un piano perpendicolare alla cerniera di piega; tratteggiati i limiti indicativi dei campi di escursione delle alette di estremità.
Passando dai tipi A ai tipi V, quando la pseudowinglet si posiziona orizzontale si ottengono i tipi J.
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(°) Fondamentale determinante avvertenza:
fare le 2 derivette leggermente convergenti, quasi non importa con quale preciso angolo di convergenza (tra circa 10° e 20° per parte), ma farle sempre (poco) convergenti rispetto al senso di marcia. La presenza delle derivette ha sconvolto le mie idee sulla loro inutilità: basta aggiungere le 2 minime superfici delle derivette che la stabilità in pratica migliora in modo inimmaginabile. Inoltre mettendo le derivette a 90°-120° sotto, rispetto alla corrispondente semiala migliora anche l'efficienza. Tuttavia le derive, che in precedenza, nei tuttala "standard", erano state giudicate opzionali e quasi superflue, erano concepite solo parallele alla direzione del moto, mentre le derivette dei MAX sono intese convergenti (quasi parallele). Questo fatto facilita un eventuale "trimmaggio", tramite lo spostamento dell'inclinazione di piega di solo una derivetta. A questo proposito notare che è diversa la situazione tra derivette subverticali normali dei MAX, o portate suborizzontali come quelle dei tipi A, J, V. Se non ci fosse la convergenza le derivette vieppiù estese diverrebbero alla massima estensione come l'unica intera ala dei tipi J, senza assumere la deportanza/portanza di controllo caratteristica delle pseudowinglets dei tipi A/V inclinate ad un'incidenza di svergolamento negativo/positivo. A derive parallele estese il controllo ci sarebbe ugualmente, ma solo per variazione dell'incidenza dell'intera ala dei tipi J. Quindi esiste l'importante considerazione che, a parte l'effetto banderuola proprio delle derive, può esserci un effetto aerodinamico portante o deportante aggiuntivo con le derivette convergenti più o meno estese suborizzontali, effetto comunque in genere fortemente resistente nelle posizioni intermedie dei tipi MIX, a seconda della posizione delle superfici delle derivette medesime, rispettivamente piegate più o meno in dentro oppure in fuori rispetto all'apertura alare.
Precisamente, con derivette piegate in basso 90°, una piega in dentro determinerà un effetto talora portante aggiuntivo della forza aerodinamica dell'estremità alare, oppure una piega in fuori determinerà un effetto talora deportante aggiuntivo sull'estremità alare (quasi come nei tipi A, tranne che nei casi di stallo delle derivette), a prescindere dalla forte resistenza aerodinamica delle derivette, resistenza che comunque andrebbe rimeditata, potendo le 2 derivette fungere da quasi alette (false) Hoerner prolungate in basso, e quindi forse con riduzione della resistenza indotta (...se la convergenza delle derivette è debole), nelle svariate fattispecie delle possibili inclinazioni, che trasformano i tipi MAX dapprima in MIX, indi nei tipi A, J, V...
Al contrario, con le 2 derivette dei MAX piegate entrambe in dentro la stabilità o l'efficienza potrebbero peggiorare, tuttavia fino a circa 120° di solito non si nota.
Derivette subverticali dei MAX
Siccome si tratta di forti inclinazioni rispetto alle semiali, gli effetti portanti o deportanti, con derivette subverticali, sarebbero da dimenticare, essendo le derivette stallate, e quindi agenti solo per resistenza, come timoni che potrei dire tipo "split drag rudders" a derivette contrapposte, "splittate" agli estremi dell'ala (non timoni a resistenza "splittati" contrapposti sullo stesso profilo). Sarebbe forse meglio parlare quasi di 2 "spoilers" diruttori deflettori, o freni aerodinamici separati e messi in verticale, simmetrici per volare diritto, ma da intendere proprio anche come "rudders" nel caso di asimmetrie destra/sinistra..
Tali inclinazioni potrebbero influire anche sul diedro trasversale dell'ala, sia pure in maniera minima, essendo le derivette poco prolungate, rispettivamente generando un diedro a C invertito oppure ad ala di gabbiano ad M aperta (quasi come nei tipi A). Richiamo che il diedro trasversale di base deve essere comunque minimo nei tuttala, per evitare il rollio olandese. Ricordo che una deriva eccessiva potrebbe indurre la spirale in picchiata (vite perniciosa) e che le derive erano state eliminate dai fratelli Horten, sostituendole con il loro noto concetto di omonima coda. La "coda Horten" è però poco efficace nei tuttala di cartoncino...Comunque questo discorso del diedro trasversale, più che le derivette subverticali, riguarda quelle messe suborizzontali, v. avanti.
Anche lasciando le 2 derivette perfettamente verticali, le forze aerodinamiche laterali contrapposte intervengono con effetto lateralmente stabilizzante, mentre le resistenze possono stabilizzare, oltre che come forze aerodinamiche utili in senso direzionale, anche come momenti utili in senso longitudinale, se la retta di applicazione della resistenza risultante è spostata sopra o sotto rispetto al CG...
Essendo principalmente sotto dovrebbe esserci un momento deportante posteriore e quindi picchiante automaticamente stabilizzante in caso di cabrata per cause esterne, ma anche in normali condizioni di volo le derivette subverticali convergenti potrebbero fungere in sostituzione dello stabilizzatore orizzontale, a parte le influenze negative o positive sulla efficienza globale.
L'insieme delle 2 derivette dei MAX ben posizionate solitamente in pratica stabilizza più o meno a sufficienza, e può essere usato come un modesto "trim" di preimpostazione al lancio, con effetti insieme direzionali e longitudinali. Però nei miei cartoncini non è possibile un totale controllo, come invece si potrebbe ottenere con separati "rudders-elevons-alettoni-etc." in tuttala più impegnativi.
Quindi l'angolo di planata dei MAX è ristrettissimo, oserei dire unico, praticamente determinato dall'accoppiata margine statico/freccia alare, leggermente "trimmata" dalle derivette, più l'influenza del reflex nascosto determinato dallo spiattamento anteriore della clip, v. riquadro giallo, inoltre tener conto di un ulteriore fondamentale auto-reflex nascosto determinato dalle flessotorsioni del cartoncino. Notare che anche la grammatura del cartoncino a questo proposito diviene determinante, sebbene io non vi abbia mai accennato in precedenza, avendo considerato il bristol 180 g/m2 sempre come piano rigido, cosa che evidentemente invece può non permanere in volo.
Vedere l'approfondimento nell'aggiornamento del riquadro giallo, aprile 2018.
Derivette suborizzontali dei MAX trasformati in tipi A.
In logica si dovrebbe tornare alla configurazione A, ma la musica in pratica è completamente diversa, perchè le derivette dei MAX sono solitamente troppo piccole e troppo poco convergenti per lavorare bene come le pseudowinglets dei tipi A. Per ottenere qualche buon risultato di planata, occorrerebbe ripiegare sulla soluzione di compromesso dei tipi MIX, cioè miscelati intermedi tra gli A ed i MAX, con derivette maggiorate di superficie e convergenza rispetto ai MAX, e minorate rispetto agli A.
Può esserci qualche problema quando si tenta di stabilizzare una traiettoria deviata lateralmente per asimmetrie strutturali, perché non si sa come giocare con la portanza/deportanza o meglio giocare con le resistenze delle medesime derivette; normalmente la presunta deportanza influisce di più perché aumentando l'apertura alare il braccio di leva trasversale è maggiore, a parte l'effetto negativo del diedro a M aperta. Per lo più nei MAX basta lasciare entrambe le derivette verticali sotto l'ala, oppure agire su una sola derivetta, per planare ben diritto; tuttavia una volta ho provato anche a piegare entrambe le derivette dalla stessa parte, con effetto di virata massimo, ma minor stabilizzazione longitudinale. Inoltre piegare entrambe le derivette dalla stessa parte è una cosa direzionalmente da non fare, perché i bracci di leva delle semiali divengono diversi in senso trasversale, generando momenti trasversali asimmetrici delle resistenze e mutando pure le resistenze indotte a ds. e sin., quando si vuol andare diritto. L'azione delle derivette sarà tanto più efficace e con rapidità d'intervento quanto più è grande la loro superficie e maggiori sono i gradi di convergenza. Anche l'altezza delle derivette rispetto alla corda di estremità delle semiali può influire, credo in minima parte nei tipi MAX, avendo posto il rapporto altezza/corda spesso minore di 1. Ho sempre fatto le derivette a freccia positiva rastremata e perlopiù ampiamente smussata in arrotondamento delle loro estremità. Trattandosi di superfici piccole, non credo che la loro geometria nelle condizioni dei MAX abbia particolare importanza, ma in aerodinamica può succedere di tutto, quindi l'argomento sarebbe da approfondire.
Osservare che portando le derivette dei MAX entrambe suborizzontali in effetti esse lavorano (male) comunque come le pseudowinglets dei tipi A (presunte invece ottime quando ben proporzionate), cioè si crea un vero reflex o diedro longitudinale, più o meno valido, a fronte della diminuzione di stabilità direzionale. Questo vero reflex di portanze è miscelato all'azione delle resistenze, soprattutto nei casi di inclinazioni intermedie (come nei tipi MIX), mentre nei casi suborizzontali prevalgono le variazioni di portanza (con derivette suborizzontali piegate in fuori come nei tipi A).
Allungamento, freccia alare e pesi delle derivette.
Quanto più l'ala è allungata, la freccia è forte e le derivette sono grandi, possono nascere torsioni delle estremità alari di cartoncino, che potrebbero influire sulle incidenze delle stesse (svergolamenti) e quindi sulla sostentazione e stabilizzazione del tuttala, in funzione dello spiattamento operato dalla clip (vedere il prossimo riquadro giallo), effetto di torsione che può aumentare dalla punta del tuttala alle estremità delle semiali, ed in funzione dell'aeroelasticità del bristol, contrastando o potenziando nascostamente il reflex globale, con il variare delle geometrie (vedere l'approfondimento nell'aggiornamento aprile 2018).
Mentre nei tipi A la planata è fortemente influenzata dal reflex imputabile visibilmente alle pseudowinglets, i tipi MAX sono di più facile esecuzione pratica con le derivette, però la solitamente buona planata è di difficile spiegazione teorica, risentendo comunque pure i MAX di una certa dose di inaffidabilità del cartoncino bristol da me usato (180 g/m2), forse troppo deformabile.
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Nel presente articolo, limitatamente alla freccia positiva, i termini reflex, svergolamento alare e diedro longitudinale sono intesi come sinonimi. Io parlo di margine statico bastante senza reflex nei tuttala a freccia, e credo che sia fondamentalmente vero nei tuttala a lastra piana.
Tuttavia nel cartoncino possiamo trovarci in presenza di un ulteriore reflex nascosto, determinato dal diedro trasversale spiattato solo in punta del tuttala dalla lunghezza della clip, soprattutto se la clip è lunga oltre 35 mm, con le aperture alari prospettate nelle foto. In tal caso la parte posteriore dell'ala si alza centralmente all'opposto della clip: oserei dire che lungo la mediana alare c'è un reflex, che si smorza procedendo verso le estremità alari (salvo torsioni anomale), ove perlopiù permane minimo come un vero leggero svergolamento negativo, e come tale richiede un leggero aumento della clip. Le semiali però appaiono piane ad un osservatore disattento, come ero io all'inizio. Un'inclinazione negativa dell'estremità della freccia alare positiva determinerebbe un momento cabrante del tuttala, se non si intervenisse, magari inconsciamente, a spiattare a mano le ali ritenute non simmetriche prima del lancio (o per correggere deviazioni notate in precedenti lanci), o addirittura deformandole con un'inclinazione leggermente positiva, che invece farà picchiare il modello (stabilizzato in modo simil convenzionale). Un minimo svergolamento negativo simmetrico solitamente può rendere una planata maestosa, qualora la cabrata fosse equilibrata da una clip adeguata. Un trucco per diminuire lo spiattamento trasversale delle semiali per clip troppo lunga, cioè per conservare un diedro trasversale maggiore (consigliabile circa 10° per semiala) quando occorre una clip lunga, è tagliare il bordo d'entrata fin sotto il retro della clip, che stringerà così per una lunghezza inferiore. Questo trucco può essere fin troppo efficace, nel senso che può diminuire troppo il reflex nascosto e quindi, essendoci un minor effetto cabrante, può richiedere di diminuire anche il peso della clip di centratura, altrimenti il modello risulterebbe picchiato, lasciando la stessa clip. Del resto una clip corta meno di 20 mm potrebbe non sortire uno spiattamento abbastanza utile alla generazione di un conveniente reflex nascosto, che migliora l'efficienza. La nervatura della piega centrale mediana è fondamentale, altrimenti il diedro trasversale (semplice e minimo, che comunque deve essere sempre presente) non verrebbe mantenuto sempre identico in volo, l'eventuale reflex nascosto pure potrebbe cambiare, e peggio asimmetricamente a ds. o sin.; soprattutto sono fondamentali eventuali manomissioni prima del lancio. Riguardo alla nervatura della piega centrale occorre osservare che in modelli vecchi o comunque troppo sfruttati tutte le pieghe si rilassano, e si rilassa anche la consistenza dei piani di cartoncino, spesso dopo ripetute manomissioni di raddrizzamento. Il cartoncino a lungo andare diviene facilmente più svergolabile, ondulato e più flesso-torcibile = si snerva irreparabilmente, soprattutto in ali ad elevato allungamento; i modelli nuovi di cartoncino volano solitamente meglio di quelli vecchi. Esiste dunque una sostanziale limitazione a proseguire esperimenti con ali di cartoncino bristol, troppo "volubili". Attenzione a realizzare eventuali modelli MAX in tavolette di balsa, perché, per diverso sistema di contrappesatura in punta, il descritto reflex nascosto dovuto alla clip del cartoncino non ci sarà più, come pure non esisterà più l'auto-reflex dovuto alle flesso-torsioni, in quanto il balsa sarà più rigido del cartoncino da me usato.
Aggiornamento aprile 2018
Dopo aver dissertato nel forum del Barone Rosso riguardo alle lastre piane monoruvide, a parte gli effetti dell'usare eventualmente un bristol monoruvido, mi sono reso conto di quanto importante possa essere la rigidità, ai fini della stabilità, in funzione della grammatura e tipologia del cartoncino usato, anche semplicemente biruvido, o meglio biliscio (bilucido o biopaco non importa). Il reflex nascosto in dipendenza della clip, con bristol oltre 200 g/m2, può anche intervenire all'opposto di quanto scritto nel presente riquadro giallo, che vale solo per 180 g/m2 biliscio, da me perlopiù sempre usato, in condizioni di rigidità/flessibilità ideali. Vedere l'anzidetto "topic" del suddetto forum. Verosimilmente i bristol forse già oltre 240 g/m2 sono inadatti per questi miei tuttala, perché troppo rigidi, e non possono generare autoreflex.
Autoreflex. Secondo i cartoncini nascono talora imponenti fenomeni di aeroelasticità, determinanti difficilmente ponderabili reflex nascosti automatici, denominabili autoreflex. Ho provato anche con 160 g/m2, ancora accettabile, senza decadere nella eccessiva flessibilità della carta, e si è evidenziato quanto segue. Un minimo di flessibilità è positivo per la stabilità, potendo ingenerare un notevole autoreflex, perlopiù inavvertibile da un'osservazione superficiale, tanto più evidente con il diminuire della grammatura. Tale svergolamento può determinare il diedro longitudinale che può essere indispensabile per la stabilità del tuttala, in assenza di altre opportune condizioni.
Influenza della freccia e rastremazione alare, più marcatamente per alti allungamenti. Gli effetti aeroelestici producenti autoreflex possono variare anche in funzione dell'angolo di freccia e rastremazione alare, sempre in ali di cartoncino tra 160 e 180 g/m2. Precisamente per effetto della flessione alare, e conseguente torsione per spostamento dei pesi delle semiali, per di più rastremate spostando parte dei pesi fuori dalla linea di flessione media: A) una modesta freccia alare positiva, diciamo fin circa 25°, potrebbe determinare staticamente un (perlopiù minimo) svergolamento di estremità negativo, cioè cabrante, e con estremità ad azione direzionale come le derivette convergenti, ma potrebbe già essere staticamente come B. Infatti, rispetto alla mezzeria alare, il peso delle estremità potrebbe essere distribuito o più esterno e avanzato rispetto alla linea di flessione media (determinando una torsione di svergolamento negativo) oppure potrebbe essere più interno ed arretrato rispetto alla stessa linea (determinando una torsione del bordo d'entrata in alto = svergolamento positivo). B) un'elevata freccia, diciamo ben oltre circa 25°, può determinare un (solitamente piccolo) reflex di estremità positivo, cioè picchiante, per baricentro della semiala dietro al centro di azione dei momenti di reazione alle flessioni per peso statico del cartoncino, posizione del baricentro determinante un momento aggiuntivo torcente la semiala. Quando poi in volo nascerà la forza aerodinamica di estremità mutante l'entità delle flesso-torsioni, per A) e B) dipenderà molto dal senso ed entità di tale forza aerodinamica, rapportata al peso interessato delle estremità alari, intendendo che a centro ala la forza aerodinamica è invece impegnata a sostenere il tuttala, senza compiti di stabilizzazione diretta, ma con compito di equilibrio con le forze di estremità. Inoltre nei casi B staticamente le flessioni alari inducono deformazioni che portano le estremità ad essere (perlopiù poco) divergenti verticalmente rispetto al senso di marcia, similmente a piani verticali divergenti, piani cioè posti al contrario delle derivette; tuttavia ciò non ci interessa per la direzionalità, perché la divergenza di destra è contraria a quella di sinistra e gli effetti dovrebbero annullarsi per la direzionalità; resterà un aumento di resistenza aerodinamica, dovuta alla somma di tali resistenze di divergenza + le resistenze di convergenza delle derivette. Reputo comunque le resistenze di convergenza delle derivette ben superiori.
Influenza delle 2 derivette di estremità. A tutto quanto esposto si aggiunga l'effetto statico e dinamico delle 2 derivette di estremità, poco ma sempre convergenti nei tipi MAX, poste sotto l'ala: C) staticamente il peso delle 2 derivette poste all'estremità di semiali a freccia positiva, essendo il peso delle derivette posteriore ai 2 baricentri alari, tanto più posteriore con l'aumentare della freccia, può determinare uno svergolamento positivo, che sarebbe picchiante. Tale reflex però è modesto staticamente e come tale sarà di influenza modesta rispetto a quella delle forze agenti sulle semiali dinamicamente in volo. D) dinamicamente la convergenza delle 2 derivette crea 2 resistenze aerodinamiche delle estremità. L'azione delle 2 derivette inferiori all'ala è importante non tanto per il momento picchiante dovuto alla loro resistenza aerodinamica diretta, quanto per l'effetto indotto sulle estremità delle semiali dalla torsione operata dalle medesime resistenze. Quindi c'è un effetto indiretto generante uno svergolamento negativo delle estremità alari, generante quindi notevoli deportanze, utili come autoreflex cabranti, ai fini della stabilità longitudinale. Le 2 deportanze sulle estremità alari sono quasi sempre più efficaci dei momenti delle rispettive resistenze dirette delle 2 derivette inferiori all'ala. Il diedro longitudinale viene così nascostamente ed automaticamente realizzato principalmente in modo autoreflex nella maggioranza dei casi MAX a 180 g/m2 e più evidentemente a 160 g/m2.
Occorre sempre considerare le risultanti complessive degli effetti aeroelastici dinamici alle estremità alari munite di derivette tipo MAX: in generale la somma delle azioni conduce a risultati molto simili a quelli delle ali senza derivette, ma munite di "pseudowinglets" a svergolamento negativo, come i modelli tipo A. Potete pensare che i MAX in volo siano come degli A aventi delle grandi "pseudowinglets", ad incernierature partenti dalla radice alare e terminanti all'uscita delle derivette, tuttavia con piccoli angoli di svergolamento risultante negativo (e diedro longitudinale positivo), angoli talmente minimi da non essere rivelabili ad occhio, e ciò non ostante utili per la stabilità dei MAX. Se invece fossero modelli proprio tipo A con tali grandi "pseudowinglets" piegate e quasi raddrizzate, cioè solo minimamente accennate, potrebbero planare forse già eccessivamente cabrati, o seduti..., perché la piega reale del cartoncino solitamente marca in modo più efficace della torsione alare nascosta nell'autoreflex. Scendendo di grammatura, fino ad arrivare a modelli di carta, tutti i fenomeni aeroelastici vengono esaltati, soprattutto anche per l'allungamento alare, che deve essere vieppiù contenuto, per far planare bene altri eventuali tuttala di carta. Notare che tuttavia la semplice carta 80 g/m2 non è adatta a realizzare modelli tipo MAX a derivette (troppo "volubili"). In tal caso è meglio passare a modelli tipo A con "pseudowinglets" molto convergenti, piegate poco e molto piccole di superficie deportante di estremità, come descritti in passato. |
Appunti di aerodinamica teorica del volo dei tuttala tipo MAX.
In pratica un reflex nascosto c'è sempre, dovuto in parte importante all'aeroelasticità trattata nell'aggiornamento dell'aprile 2018.
Quando le derivette sono grandi, non è da escludere che una piega in fuori delle derivette sotto l'ala, in campo MIX verso la configurazione A, generi una deportanza di estremità sufficiente a far cabrare il modello, equilibrandolo quando la clip fosse abbondante, ed equilibrandolo su una traiettoria di planata centrata con maggior efficienza, unitamente anche ad un'aumento di resistenza. Strano che aumenti l'efficienza, però con un assetto leggermente cabrato, con una piccola incidenza, evidentemente aumenta maggiormente la portanza dell'ala.
Inoltre la maggior resistenza di coda essa pure potrebbe influire longitudinalmente, con retta di applicazione posta sopra il baricentro, per via dell'innalzamento delle derivette quasi suborizzontali, fornendo parte del necessario momento cabrante.
Quando invece le derivette sono piccole, portandole in posizioni suborizzontali l'efficienza peggiora. In posizioni suborizzontali si hanno in tutti i casi sbandamenti laterali durante le planate, cioè un peggioramento della stabilità direzionale.
Come si sostiene in volo un MAX a lastra piana?
L'ala piana per portare deve avere incidenze prevalentemente positive, indipendentemente dalla stabilizzazione. L'assetto portante viene determinato dal margine statico con baricentro avanzato rispetto al punto neutro (tramite opportuna posizione e peso clip), tuttavia la presenza di un reflex sposta avanti il punto neutro e quindi aumenta l'incidenza al vento relativo. Per basse incidenze ciò significa aumento della portanza più dell'aumento della resistenza e pertanto c'è aumento dell'efficienza aerodinamica. Dunque un basso reflex, anche se nascosto e moderatamente resistente, migliora l'efficienza delle ali a lastra piana.
Come si stabilizzano longitudinalmente i MAX?
Nel volo tutti i concetti sono concatenati. Piuttosto che intendere l'angolo di assetto rispetto alla (tangente della) traiettoria, è forse meglio intenderlo rispetto all'orizzontale, ma io l'ho sempre inteso rispetto alla tangente alla traiettoria di planata in volo librato. Pertanto non muterò i miei riferimenti precedenti. Una planata centrata si presuma rettilinea con angolo di pendenza costante, in assetto costante. L'assetto rispetto alla (tangente della) traiettoria stabile può essere uguale di fatto all'incidenza (preferita o prefissata) al vento relativo, una volta fissato il calettamento dell'ala rispetto all'asse longitudinale del tuttala preso per valutare l'assetto.
In sintesi ribadisco che la planata dei tuttala a lastre piane è possibile anche senza reflex longitudinale, mentre nei tuttala profilati "seriamente" il discorso resta per me aperto. Credo che anche per essi il margine statico positivo sia da solo "perlopiù" sufficiente per la stabilità, contravvenendo al buon senso comune della maggioranza degli aeromodellisti del forum Barone Rosso, in tale contravvenzione teoricamente confortato dalla trattazione 10-semoli_sellito.pdf; comunque praticamente un minimo reflex non guasta mai, per una migliore stabilità longitudinale dei "veleggiatori".
Io intendo per margine statico positivo la distanza tra il punto neutro o fuoco ed il baricentro CG del modello, con il baricentro davanti al punto neutro, ecco perché cito il margine statico, piuttosto che indicare la posizione del CG. "Perlopiù" sufficiente significa quando il momento focale è nullo o positivo...
Se il coeff. di momento focale è sempre = zero, addirittura non dovrebbe servire un margine statico, trattandosi di un equilibrio indifferente, nella stabilità statica.
Però per la stabilità dinamica occorre comunque il margine statico maggiore di zero, poi eventualmente migliorato dalla presenza di uno svergolamento/reflex positivo e/oppure dalla presenza di una freccia alare (positiva o negativa). Se c’è una freccia adeguata, il reflex/svergolamento a rigore non servirebbe, ma la freccia negli aeromodelli peggiora l'efficienza.
A ogni profilo il suo responso, riguardo alla necessità qualitativa e quantitativa dell'insieme margine-freccia-reflex.
Comunque un reflex troppo alto e resistente dovrebbe peggiorare l'efficienza, a fronte di un miglioramento della stabilità.
Costruire un modello tuttala di cartoncino a freccia senza (apparente) reflex è di una semplicità bambinesca; è per questo che sono nati i miei modelli MAX, dotati solo di 2 "derivette" direzionali, principalmente per compensare l'altro problema dei tuttala: la cattiva direzionalità. In seguito ho notato che le derivette potevano influire indirettamente anche longitudinalmente.
Importanza della freccia positiva.
Anche senza derivette, per ottenere la stabilità dinamica longitudinale dei tuttala a lastra piana occorre comunque un minimo margine statico maggiore di zero, poi eventualmente si può migliorare la stabilità longitudinale con la presenza di uno svergolamento/reflex (come nei tipi H ed anche a freccia A) e/oppure con la presenza di una freccia alare (positiva o negativa). Se c’è una freccia adeguata, lo svergolamento addizionale a rigore non servirebbe, quando i momenti focali dei profili sono nulli. Inoltre la presenza di una freccia positiva stabilizza anche direzionalmente, cosa che la freccia negativa non fa.
In un'ala a freccia il momento focale medio della lastra piana può restare zero, infatti la freccia in generale non serve per equilibrare, però può servire per stabilizzare.
La freccia alare positiva, tramite la circolazione, per via delle differenze di portanze dovute alla circolazione del flusso verso l'estremità (o il contrario se la freccia fosse negativa), stabilizza allorquando c'è instabilità esterna, perché, avendo le estremità con flusso più turbolento, esse sono meno portanti (e con maggior resistenza indotta, se le derivette non migliorano un pochino...). In tal caso, es. per cabrata dovuta a cause esterne instabilizzanti che rallentano il flusso, nasce una portanza di estremità, cioè nasce un momento negativo picchiante riequilibrante...(vedere anche il capitolo Ali a freccia positiva nella Configurazione tuttala, parte prima).
Dunque la freccia può sostituire il reflex/svergolamento quando i momenti focali dei profili sono nulli; in tal caso, oltre alla freccia che interviene dinamicamente, basta il margine statico per stabilizzare il tuttala, senza reflex/svergolamento. Tuttavia mentre il reflex/svergolamento stabilizzerebbe direttamente per variazioni dell'incidenza (e indirettamente/secondariamente per variazioni di velocità), la freccia stabilizza principalmente per variazioni della velocità (e indirettamente incidenza, che però potrebbe portare allo stallo delle estremità nella freccia positiva: in un'ala a freccia positiva, le variazioni dell'angolo di incidenza tendono a contrastare la rotazione stessa solo a patto di non raggiungere lo stallo...)...
CG e velocità.
In generale per tutte le aerodine la planata centrata avviene in un ristretto campo di angoli di planate possibili, in dipendenza dalla bilanciatura dell'eventuale reflex, o altro sistema di stabilizzazione, tramite il margine statico, che è comunque indispensabile. In generale il reflex, o meglio il sistema di stabilizzazione, determina l'assetto, il sistema di stabilizzazione equilibrato determina l'angolo di planata ad una certa incidenza, quando tutte le forze ed i momenti sono in equilibrio. In tali condizioni l'assetto, l'angolo di planata e l'incidenza sono unici; nell'aliante solo in funzione della posizione del CG e delle forze aerodinamiche. Un lancio crea la velocità iniziale; la velocità con l'incidenza crea la forza aerodinamica. A quell'incidenza determinata, il carico alare determina la velocità. L'angolo di planata dipende quindi dall'incidenza al vento relativo, dal tipo di profilo, dalle forme ala/timone, etc. L'angolo di planata non cambia variando il carico alare, mentre cambia la velocità, che dipende dal carico alare e dall'incidenza. L'incidenza dipende dall'accoppiata reflex (o altro) e margine statico, accoppiata dalla quale in ultima analisi dipende l'efficienza o rapporto di planata del modello, oltre che dai tipi di profili e forme delle ali/timone.
Se il margine statico dell'aliante è insufficiente, il modello cabra. Se il margine statico viene reso eccessivo, il modello scende picchiato. Se il carico alare è elevato, il modello corre. Se il carico alare è basso, il modello "galleggia". Se l'incidenza è insufficiente per generare portanza, il modello resta "seduto" e può scendere spanciato "a paracadute" senza avanzare (caso quasi impossibile al lancio, ma possibile a fine inerzia di un aliante di cartoncino con CG troppo arretrato).
Riepilogo.
La presenza delle 2 derivette subverticali, quasi indispensabile per la stabilità direzionale, favorisce anche quella longitudinale, nei modelli MAX ben fatti e non mal manomessi prima del lancio. Nei tipi MAX ben fatti (tipo i classici MAX 5 & 6) esiste anche un influsso longitudinale delle derivette sub-verticali (v. il citato autoreflex non evidente), che, modificando l'assetto, può migliorare anche l'efficienza. Siccome le derivette dei MAX classici sotto l'ala danno un effetto resistente picchiante, si è potuto usare una clip relativamente leggera, da creare un assetto quasi cabrato, che ha migliorato l'efficienza.
Con derivette invece posizionate sub-orizzontali, trasformando i tipi MAX in A, l'efficienza peggiora se non si tocca la clip, ma migliora se si alleggerisce la clip...In ogni caso però la stabilità direzionale dei MAX a derivette suborizzontali va quasi sempre a farsi friggere, mentre utilizzando adeguate pseudowinglets i modelli tipo A possono planare abbastanza direzionati.
Riguardo alla stabilità longitudinale, i modelli MAX planano stabili dinamicamente per l'assieme delle influenze della freccia a circolazione di flusso con portanza variabile + reflex nascosto determinato dallo spiattamento della clip + effetto derivette convergenti (per momenti delle resistenze e per autoreflex nascosto per aeroelasticità, con conseguente deportanza dell'estremità delle semiali) + principalmente giusto margine statico + influenze di eventuali altri reflex "nascosti" imponderabili, es. per manomissioni del cartoncino prima del lancio manuale (questi ultimi motivi possono in teoria non venir considerati, ma in pratica possono essere determinanti).
Trucco pratico per giocare con i tuttala di cartoncino.
Se si volesse far planare diritto un modello precedentemente virato, la soluzione più semplice ed efficace (e più rischiosa in caso di cattiva manomissione) consiste nello svergolare tutta una semiala o entrambe le semiali in senso opposto, con leggerissima torcitura manuale del cartoncino, dando un colpetto restando al limite del campo della sua elasticità propria (ad es. svergolamento negativo per far abbassare la semiala interna alla virata desiderata, dando deportanza all'intera semiala interna, senza toccare le alette di estremità, però nei tuttala a forte freccia con effetto anche cabrante, controbilanciato dall'effetto picchiante della semiala opposta...).
Osservare che i tuttala di cartoncino volano come mirabile esempio di un equilibrio di forze (aerodinamiche, pesi e deformazioni strutturali) raggiunto quasi per caso.
Tale equilibrio è riscontrabile anche nei canard e negli aerei convenzionali veri, ma nei tuttala di cartoncino in particolare può far pensare al miracolo, soprattutto per la facile esecuzione dei tipi MAX.
I modelli MAX sono come opere d'arte naif, rispetto ad ipotetici aeromodelli tuttala radiocomandati RC di analoga ispirazione, ma realizzabili soltanto con materiali e tecniche più sofisticate, modelli che chiamerò tipi A-RC, invece da considerarsi opere d'ingegno futuribili.
Per gli ipotetici tuttala A-RC, nell'ipotesi di poter mutare in volo le posizioni delle 2 alette di estremità delle semiali, in modo esclusivamente a svergolamento anteriore, utile sia per la stabilizzazione che per i controlli delle manovre, rimando al soprastante link, settima pagina della presente trattazione Configurazione tuttala:
prima - seconda - terza - quarta - quinta - sesta - settima.
I modelli MAX di cartoncino sono facilmente ripetitivi ed affidabili, basta ispirarsi alle foto, non è indispensabile copiarle integralmente, cosa che comunque potete fare a piacere, perchè la presente trattazione non è coperta da ©.
Buon divertimento.
Flavio Mattavelli
Release Novembre 2016. Aggiornamento Aprile 2018.
Successivamente sono stati costruiti i modelli tuttala di cartoncino Giano & ECOGIANO, ed è stata approfondita ulteriormente la meccanica del volo di tutti gli aerei nella pagina Fuochi e baricentro, pagine alle quali rimando per perfezionismi.
Nel 2023 è stato scritto l’articolo Breviario del tuttalinista, che contiene in allegato un pdf per la costruzione immediata di un tuttalino tipo A.
Home del sito (con Indice generale in totale 52 pagine), suddividibile nelle 4 sezioni Conchiglie (24 pag.), Macchine (8 pag.), Aeromodellismo (17 pag.), La mia Gorgonzola dopo il 1990 (2 pag.).
Dalle sopralinkate Home pages delle singole sezioni è possibile risalire alle
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