L’atterraggio è la manovra che consente al velivolo di passare dalla quota di volo al suolo. Se la manovra è eseguita correttamente il velivolo deve toccare terra con velocità verticale nulla ed arrestarsi nel minimo spazio. In pratica difficilmente è realizzabile questa condotta di volo, soprattutto per quanto attiene alla prima condizione; in ogni caso la velocità verticale deve essere la minima possibile, per non sovraccaricare eccessivamente il carrello. Le norme stabiliscono che deve intendersi per distanza di atterraggio la distanza necessaria ad arrestare il velivolo, partendo dalla sommità di un ostacolo alto 15 metri posto all’inizio della pista. La presenza di tale ostacolo può essere reale o fittizia, nel senso che se non esiste alcun ostacolo bisogna comunque considerarne uno dell’altezza fissata. Naturalmente se in prossimità delle piste esistessero ostacoli di maggiore altezza, sarebbero questi a condizionare la distanza di atterraggio. Come fatto per il decollo, anche per l’atterraggio tratteremo il caso di un velivolo con carrello triciclo.

Determinazione della distanza e del tempo di atterraggio

Con riferimento a quanto ipotizzato nel paragrafo precedente, la distanza di atterraggio, indicata con , può essere suddivisa in tre fasi caratterizzate da specifiche peculiarità, fig. 1.13:

A queste che rappresentano le fasi proprie dell’atterraggio, bisognerebbe aggiungere quella di avvicinamento che porta il velivolo dalla quota di volo alla sommità dell’ostacolo.

La manovra di atterraggio, oltre a quanto detto nel primo paragrafo, può essere condotta in due modi distinti:

1. nella fase di discesa l’aereo può mantenere la velocità costante ed in prossimità del suolo essere richiamato e continuare con forte incidenza finché, diminuendo la velocità, toccare il suolo;

2. nella fase di discesa la velocità può essere decrescente, abbassando opportunamente gli ipersostentatori, in modo da toccare tangenzialmente il suolo alla velocità di atterraggio opportuna.

Nel caso a) l’aereo tocca il suolo con la minima velocità verticale; ciò comporta un atterraggio dolce e con minori sollecitazioni del carrello, lo spazio necessario per l’arresto è però notevole in quanto, essendo alta la velocità al suolo occorrerà maggiore spazio per annullarla. Nel secondo caso lo spazio di atterraggio è minore ma la forte pendenza della traiettoria comporta una più alta componente verticale della velocità con conseguenti aumenti delle sollecitazioni del treno di atterraggio. Il vantaggio di ottenere il minore spazio di atterraggio, dato il considerevole potere ammortizzante dei moderni carrelli, suggerisce di seguire il secondo metodo. Qualunque sia il criterio scelto occorre notare che l’atterraggio, pur non essendo una manovra particolarmente pericolosa, è molto delicata e richiede una particolare attenzione da parte del pilota.
E’ bene osservare ancora che la manovra è fortemente condizionata dal tipo di propulsore di cui il velivolo dispone. E’ noto, infatti, che i turboreattori sono propulsori pigri, cioè stentano ad aumentare il numero di giri, quindi a produrre spinta, una volta che esso è stato ridotto. Questo inconveniente non si verifica per le motoeliche. Pertanto per i velivoli muniti di turboreattori l’atterraggio viene eseguito tenendo alto il numero di giri del propulsore ed annullando la spinta sviluppata mediante l’aumento della resistenza con l’ausilio dei freni aerodinamici. In tal modo il pilota ha, in caso di improvvisa riattaccata per eventuali impedimenti, il motore pronto per fornire la potenza richiesta. L’atterraggio, invece, dei velivoli con motoelica può avvenire anche con diminuzione di potenza in quanto queste ultime sono più pronte ad un comando del pilota tendente ad una maggiore richiesta di potenza, nell’eventualità di un atterraggio abortito.
Da quanto detto risulta evidente che l’atterraggio risente sia dell’abilità del pilota che del tipo di propulsore. Particolare attenzione occorre porre, inoltre, all’influenza del vento in quanto esso condiziona la pendenza e quindi la lunghezza della traiettoria di discesa. Rispetto allo spazio in aria calma, un vento di coda comporta, a parità di tutte le altre condizioni, una minore pendenza della traiettoria di discesa con conseguente aumento dello spazio relativo. Con vento di prua, invece, la pendenza cresce e si riduce di conseguenza lo spazio. Dopo queste brevi considerazioni, proponiamoci di calcolare gli spazi e i tempi necessari per le diverse fasi in cui è stata suddivisa la traiettoria di atterraggio e mostrato nella fig. 1.13.

Determinazione della distanza e del tempo di discesa in aria calma.

Durante questa fase di volo i regolamenti impongono che per motivi di sicurezza, connessi con la possibilità di stallo per raffiche o errori di manovra del pilota, sulla sommità dell’ostacolo la velocità del velivolo sia superiore alla minima aerodinamica nella configurazione di atterraggio di almeno il 30%, come espressa dalla:

1.13 

In merito alla , velocità di stallo con ipersostentatori estesi e carrello abbassato, occorre notare che essa può essere diversa da quella vista per la configurazione di decollo, in quanto i flaps assumono una diversa posizione per il decollo e l’atterraggio, con una maggiore angolazione per quest’ultimo. Fermo restando quanto detto precedentemente per la fase di discesa supponiamo, per semplicità e rapidità di calcolo, ma senza inficiare notevolmente i risultati, che essa avvenga alla velocità espressa dalla 1.13 e a pendenza costanti. Con queste ipotesi la distanza di discesa, in base al triangolo di fig. 1.13, può essere determinata con la seguente relazione:

2.13 

L’angolo di pendenza della traiettoria, se non è stabilito diversamente, può essere valutato considerando che la discesa avvenga in volo planato, ipotesi valida se il pilota fa uso dei freni aerodinamici che annullano la trazione del propulsore. Con tale assunzione, ricordando la 2.3, l’angolo di discesa, variabile tra , può essere valutato con la:

3.13 

dove è il valore assunto dall’Efficienza di volo alla sommità dell’ostacolo. La 2.13 in base alla 3.13 diventa:

4.13 

con la quale è possibile valutare, con buona approssimazione, lo spazio di discesa. Valutiamo ora il tempo che occorre per la discesa. Con riferimento alla fig. 1.13 notiamo che il tempo che il velivolo impiega per passare da a alla velocità è lo stesso che impiegherebbe per coprire la distanza alla velocità:

5.13 

componente orizzontale della . Con tale considerazione il tempo impiegato dal velivolo per la discesa sarà espresso dalla:

6.13 

in cui tutti i parametri sono noti o facilmente calcolabili.

L’ultima fase della discesa consiste in un rallentamento della planata, da iniziare ad una decina di metri dal suolo, ottenuto tirando la barra in modo da diminuire gradualmente l’angolo di pendenza della traiettoria ed insieme della velocità anemometrica. All’altezza del punto , fig. 1.13, una decisa richiamata fa aumentare l’angolo d’incidenza e quindi la portanza che frena la discesa del velivolo. Da questo momento la velocità diminuisce ulteriormente e il contatto con il suolo, nel punto , avviene nelle migliori condizioni di leggerezza a velocità molto bassa. I regolamenti prescrivono che il tempo occorrente per compiere questa manovra sia non superiore a due secondi. Nell’ipotesi che la velocità tra e non cambi molto e non sia diversa da quella di stallo, lo spazio di manovra può valutarsi con la seguente relazione:

7.13 

Il tempo di manovra, come precedentemente detto, è imposto dai regolamenti ed è pari a:

8.13 

Nel punto di fig. 1.13 il velivolo, a causa della manovra precedente, si presenta con la coda bassa e le ruote principali del carrello toccano il suolo. Il pilota a questo punto disattiva i motori ed inizia la frenatura che porterà all’arresto del velivolo. Durante il rullaggio agiscono sul velivolo le seguenti forze:

     la trazione , che rappresenta la forza sviluppata dal propulsore in presenza di inversori o la
          resistenza dovuta ad eventuale presenza di paracadute di frenamento o della trazione delle
          eliche con passo invertito;
     il peso , supposto costante;
     la portanza , variabile nel tempo in quanto tale è la velocità durante la corsa;
     la resistenza , variabile nel tempo per la variabilità della velocità durante il
          moto;
     la resistenza di attrito, dovuta al contatto delle ruote del velivolo con il suolo,
         , variabile nel tempo perché varia il peso che grava
         selle ruote;
     la forza d’inerzia .

Nelle espressioni precedenti rappresenta il coefficiente di attrito volvente, diverso da quello visto per il decollo per la presenza dell’azione frenante, e la decelerazione in atto. Con riferimento alla fig. 2.13, le equazioni di equilibrio dinamico del moto del velivolo sono espresse dalle:

9.13 

in cui la prima è valida per velivoli dotati di sistemi per l’inversione della spinta o del passo dell’elica o di paracadute di frenamento, la seconda se i motori sono spenti. Nella 9.13 con è stata indicata la resistenza totale al suolo, somma di quella aerodinamica e di quella di attrito, come esprime la:

10.13

I valori di variano da per atterraggi su piste asciutte in cemento, si riducono a 0,2 se le piste sono bagnate e scendono a 0,07 se le piste sono addirittura ghiacciate. Si intuisce come in quest’ultimo caso l’azione dei freni sia del tutto inefficace per cui, per contenere lo spazio di atterraggio entro limiti accettabili, occorre ricorrere a sistemi alternativi quali, ad esempio, l’inversione della spinta. La ricerca dello spazio e del tempo di rullaggio può essere fatta ricorrendo all’integrazione analitica o grafica delle 9.13, tenendo conto della 10.13. Un modo più semplice e meno laborioso, che conduce a risultati ugualmente accettabili, è quello di considerare il moto del velivolo uniformemente decelerato per tutta la corsa di rullaggio. Con tale assunzione si avrà:

11.13 

Tenendo conto che il tempo di rullaggio, in modo analogo a quanto visto nel decollo per l’involo, è esprimibile nel modo seguente:

12.13 

la 11.13 diventa:

13.13 

Circa la decelerazione da adottare, i regolamenti consigliano i seguenti valori:

     1.5 per velivoli con semplice sistema frenante;
     2    per velivoli che adottano sistema frenante alle ruote con controllo automatico dello
                       slittamento;
     3  

per velivoli che oltre al sistema frenante alle ruote abbiano anche sistemi integrativi quali, ad esempio, l’inversione della spinta.

Adoperando un valore medio di decelerazione non superiore a 2 le espressioni 12.13 e 13.13 assumono la forma:

14.13 

che costituiscono le formule risolutive, anche se in modo approssimato, della fase di rullaggio. In definitiva lo spazio ed il tempo totali per l’atterraggio sono esprimibili nel modo seguente:

15.13