Generalità

Per questo tipo di volo valgono le stesse considerazioni fatte per quello in salita, in merito alla possibilità di moto uniforme su traiettoria rettilinea inclinata, a causa della variabilità del peso del velivolo e della quota. Tratteremo, pertanto, anche il volo in discesa con le ipotesi semplificative di moto uniforme, peso costante e traiettoria rettilinea.

Equazioni del moto

Con riferimento alla fig.1.7, le equazioni di equilibrio secondo la traiettoria, la direzione ad essa normale ed alla rotazione di beccheggio, sono espresse dalle 1.7:

    1.7

Si ricorda che esse possono ottenersi anche dalle equazioni generali del moto longitudinale-simmetrico, imponendo le condizioni poste alla fine del paragrafo precedente. Come solitamente viene fatto, trascureremo la terza equazione delle 1.7, ritenendo che sia costantemente verificata con o senza l’intervento del pilota.

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    Fig. 1.7 Rappresentazione delle forze agenti sul velivolo nel volo su traiettoria rettilinea in discesa.

Determinazione della velocità necessaria ad assetto costante.

La velocità necessaria su traiettoria rettilinea in discesa è ottenibile dalla prima delle 1.7 ed è espressa dalla:

2.7

Indicando con la velocità che il velivolo avrebbe se volasse su traiettoria orizzontale allo stesso assetto, la 2.7 può porsi nella forma:

3.7

secondo la quale nel volo in discesa, così come avviene per quello in salita, la velocità necessaria è inferiore a quella occorrente in orizzontale al medesimo assetto, poiché la portanza deve equilibrare solo una componente e non tutto il peso. Dall’esame della 3.7 risulta evidente che a pendenza della traiettoria, carico alare e quota costanti, la velocità necessaria sulla traiettoria ammette un valore minimo espresso dalla:

4.7

Determinazione della trazione necessaria ad assetto costante

La trazione necessaria per volare di moto uniforme su traiettoria rettilinea in discesa ad assetto costante, è ricavabile dalla seconda delle 1.7, come esprime la:

5.7

Nella relazione precedente ad è stato sostituito il valore:

6.7

secondo cui a parità di assetto la resistenza che il velivolo incontra in discesa è minore di quella che incontrerebbe se volasse su una traiettoria orizzontale, in quanto è minore dell’unità. Da un’attenta analisi della 5.7 si ricava che per pendenze ed assetti di volo che soddisfano la relazione:

7.7

il volo in discesa richiede una trazione minore di quella che occorre in orizzontale a pari assetto; se, invece, la pendenza e l’assetto sono tali da rendere il termine in parentesi della 5.7 negativo, il volo uniforme è possibile solo frenando il velivolo, in quanto la trazione necessaria risulterebbe anch’essa negativa. Un’ulteriore considerazione sulla 5.7 porta alla conclusione che se sono verificate le ipotesi poste dalla 7.7, la trazione assume il valore minimo all’assetto di , come mostra la:

8.7

Determinazione della potenza necessaria ad assetto costante

In accordo con la definizione di potenza necessaria più volte data, essa può essere ricavata con la relazione:

9.7

Ricordando le 3.7 e 5.7, la 9.7 assume la forma:

10.7

Anche per questa relazione possono essere fatte considerazioni analoghe a quelle svolte per la trazione necessaria, pervenendo alla conclusione che esistono pendenze ed assetti cui corrisponde, in volo uniforme, una potenza necessaria minore di quella che occorrerebbe in orizzontale allo stesso , ed assetti e pendenze per le quali il volo uniforme è possibile solo frenando il velivolo. La potenza necessaria al volo in discesa può essere ricavata anche direttamente dalla seconda delle 1.7, posta nella forma:

11.7

In base alle 3.7 e 11.7, la 9.7 diventa:

12.7

Il termine rappresenta la componente discendente della velocità sulla traiettoria, come mostra la fig. 2.7:

fig027.gif (1501 byte)

Fig. 2.7 Componente discendente della velocità sulla traiettoria nel volo in discesa.

La 12.7 con quest’ultima considerazione diventa:

13.7

La seconda delle 13.7 mostra, come precedentemente detto, che nel volo rettilineo uniforme in discesa la potenza necessaria è minore di quella in orizzontale allo stesso assetto, in quanto la parte è prodotta dallo stesso velivolo per effetto della gravità.

Determinazione della pendenza della traiettoria di discesa

Dalla seconda delle 1.7, sostituendo alla trazione necessaria quella disponibile offerta dal propulsore, si ricava la:

14.7

La risoluzione della 14.7 può essere condotta con criteri analoghi a quelli visti per il volo in salita: numericamente o analiticamente. In merito al metodo analitico la 14.7, in base alle 18.6 del volo in salita, può svilupparsi come segue:

15.7

la cui risoluzione esige la conoscenza della resistenza nel volo orizzontale allo stesso assetto e la trazione disponibile nelle effettive condizioni di volo. In funzione delle potenze l’angolo di discesa può ricavarsi dalla 13.7 da cui, sostituendo alla potenza necessaria quella disponibile, discende:

16.7

risolvibile analiticamente o numericamente.

Determinazione della velocità discendente o di discesa verticale

Se è nota la velocità di discesa e l’angolo di pendenza della traiettoria, la velocità discendente o di discesa verticale è ricavabile dalla:

17.7

come mostra la fig. 2.7. In base alle 13.7 la può ottenersi anche con le:

18.7

in cui la seconda è utilizzabile solo in prima approssimazione se non si conosce la pendenza della traiettoria.

Determinazione della Velocità limite

E’ stato fatto notare precedentemente che esistono condizioni di volo a cui il volo uniforme su traiettoria rettilinea in discesa è possibile solo riducendo la manetta del gas, in quanto occorre una trazione disponibile positiva ma minore della corrispondente in volo orizzontale. Per altre condizioni di volo, invece, cui corrisponde una trazione negativa, il moto uniforme su traiettoria a pendenza costante è possibile solo invertendo la spinta oppure riducendola al minimo ed introducendo una resistenza addizionale con i freni aerodinamici. Se, però, pur avendo ridotto al minimo la trazione il velivolo non viene frenato aerodinamicamente, la velocità sulla traiettoria aumenta ed il moto non è più uniforme. Esiste un limite alla crescita della velocità in quanto ad essa si accompagna anche un aumento di resistenza. Verrà, quindi, raggiunto l’equilibrio dinamico ad una velocità, detta velocità massima di discesa, che soddisfa la relazione:

19.7

Come può notarsi, la velocità massima di discesa dipende dal valore della trazione disponibile, da qui la necessità di ridurla al minimo. La 19.7 mette altresì in evidenza che la velocità massima di discesa è funzione, a parità di tutte le altre condizioni, della pendenza della traiettoria ed aumenta al crescere di quest’ultima. Se, quindi, per ogni pendenza della traiettoria esiste una velocità massima di discesa, quando la pendenza della traiettoria assume il valore massimo di 90° la velocità massima di discesa assume il massimo assoluto, detto velocità limite. In conclusione, la velocità limite viene raggiunta in una picchiata in candela all’assetto di portanza nulla. Con riferimento alla fig. 3.7:

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Fig. 3.7 Rappresentazione delle forze agenti sul velovolo nel volo in candela.

la velocità limite può ricavarsi dall’equazione di equilibrio lungo la traiettoria, espressa dalla:

20.7

Il segno che compare al numeratore del radicando della 20.7 dipende dal tipo di propulsore di cui il velivolo è dotato. Nel caso di motoelica o turboelica se l’elica è posta in bandiera non produce trazione ma a causa della elevata velocità essa è resistente, come mostra la fig. 4.7:

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Fig. 4.7 Trazione sviluppata dall’elica in bandiera nel volo in picchiata in candela.

Se, invece, il propulsore è un turboreattore la trazione è, anche se minima, positiva. In merito a quest’ultimo tipo di propulsore, ricordando quanto già detto nel capitolo della propulsione, è essenziale che la discesa avvenga a trazione elevata per non compromettere un’eventuale riattaccata ed il contenimento della velocità limite a valori accettabili può essere ottenuto con un’energica frenatura aerodinamica. A conclusione di queste brevi note sulla velocità limite è opportuno far notare che il suo valore, se il velivolo non è sufficientemente frenato, è notevolmente elevato. Ricordando che il momento torcente che sollecita le strutture dipende dalla massima velocità che il velivolo può raggiungere, la rigidezza torsionale dei piani orizzontali, in particolare dell’ala, alla velocità limite dovrebbe essere alquanto elevata. Ciononostante potrebbe risultare compromessa un’eventuale richiamata al termine dell’affondata, a causa dell’elevato fattore di carico normale. Poiché esistono, inoltre, invalicabili limitazioni fisiologiche alla sopportazione, anche per piloti muniti di tuta anti-g, i regolamenti impongono precisi limiti al valore della velocità massima operativa. In particolare per velivoli civili la velocità massima da considerare deve essere quella raggiungibile a piena potenza in una picchiata a 30 gradi, mentre per quelli militari o della categoria acrobatica, il 50% della limite in una picchiata in candela. Queste velocità devono essere scrupolosamente osservate dal pilota durante l’uso del velivolo, pena il cedimento delle strutture con conseguenze spesso nefaste.