A L A

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L’ala è composta dalle seguenti parti: alettone(V.fig.1) , ipersostentatori, bordo di estremità cassone centrale, bordo di attacco, bordo di uscita.

L’ala è una trave a sbalzo sollecitata a flessione, taglio e torsione dei carichi su di essa distribuiti. In volo essa è caricata dal basso in alto dalla portanza aerodinamica, mentre dall’alto al basso dalle forze di massa dovute al peso proprio e a tutti i carichi distribuiti lungo l’apertura (V.fig2).

I carichi sull’ala vengono concentrati nelle vicinanze del baricentro, per diminuire i momenti d’inerzia. Tale distribuzione dei carichi va tanto più ricercata, quanto maggiore è l’allungamento: perché al crescere di questo i momenti flettenti crescono rapidamente mentre contemporaneamente diminuisce l’altezza utile dei longheroni. Purtroppo aumentando l’allungamento diminuisce anche il volume totale dell’ala, e quindi diventa più difficile sistemare in essa i carichi necessari ad alleviare le sollecitazioni. A secondo della struttura le ali si dividono in: "ali a sforzo concentrati" e "ali a sforzi diluiti". Nelle prime le sollecitazioni sono assorbite da un numero limitato di elementi strutturali, mentre le seconde assorbono le sollecitazioni in un numero maggiore di parti.

ELEMENTI COSTRUTTIVI

Gli elementi costruttivi fondamentali dell’ala sono: i longheroni, le centine e il rivestimento.

1) LONGHERONI

I longheroni sono costruiti da una o più anime, resistenti al taglio e da una coppia di solette o correnti che reagiscono agli sforzi di flessione. Nelle costrizioni in legno sono generalizzate le sezioni a scatola semplice o multipla e le sezioni ad I. Siccome il legno resiste meglio a trazione che a compressione, il corrente teso è di solito più magro di quello compresso, e le loro sezioni stanno per lo più nel rapporto 1: 1,4.

Le sezioni asimmetriche permettono un apprezzabile guadagno in peso. Con l’introduzione dei legni migliorati sparisce la ragione di creare i correnti di sezioni differenti, perché il materiale, reagisce con uguale efficacia a trazione e a compressione. Assai spesso l’ala in legno è d’un sol pezzo ottenendo così strutture meno comode di montaggio e manutenzione, ma più leggere. Nelle costruzioni metalliche i longheroni a secondo del tipo di anima adottato si possono dividere in reticolari, ad anima piena e ad anima doppia. In ogni caso lungo gli orli superiori e inferiori delle anime sono fissate longitudinalmente per mezzo di chiodi o bulloni, le solette o correnti in cui è concentrata tutta la sezione resistente a flessione, se si tratta di ali a sforzi concentrati, e che si riducono a un semplice mezzo di collegamento con il rivestimento dorsale o ventrale, nelle ali a sforzi diluiti. Le solette o correnti devono rispondere ai seguenti requisiti:

  1. facilitare l’unione con gli elementi adiacenti, ossia con le anime, con le centine e con il rivestimento;
  2. facilitare la variazione di sezione lungo l’apertura;
  3. facilitare la realizzazione degli attacchi in corrispondenza delle interruzioni fisse o smontabili della struttura.

I correnti assumono per lo più una delle forme illustrate in FIG.3.

Nel caso più semplice le solette sono costituite da un profilato rettangolare di spessore e di altezza decrescente fissato all’anima col lato maggiore verticale o anche col lato maggiore orizzontale. Le correnti vengono unite con l’anima mediante delle sezioni a C, ad L, oppure a T. Il materiale preferito per la costruzione dei correnti è il dural. Invece soluzioni più compatte dato il maggior carico di rottura si ottengono con l’uso di acciai speciali di alta resistenza. L’acciaio è usato da molti anni, ma non è molto diffuso, sebbene non manchino esempi come nel B-24 Liberator e nel Mig 15.

La parte del longherone, nel tipo reticolare viene realizzata con aste di tubo, di profilati ad L o a T, in acciaio o in dural saldati e chiodati. Per le aste di parete la miglior sezione è quella a tubo , perché, a pari peso, è massimo il suo momento minimo di inerzia. Una soluzione di collegamento adottata in passato è quella in figura, che però oggi è in disuso.

Nei longheroni ad anima piena, si distinguono due casi: quello in cui l’anima lavora in "campo di tensione tangenziale" e quello in cui lavora "in campo di tensione diagonale". Quando l’anima lavora in campo di tensione diagonale i montanti sono di notevole rigidezza e molto più fitti, in modo che spesso l’anima risulta suddivisa in pannelli. Quando non lavora in tensione diagonale l’anima è spesso alleggerita con fori circolari o triangolari. La trave ad anima semplice presenta una maggior rigidezza della trave reticolare, ma questa facilita gli attraversamenti dei comandi e delle tubazioni. La trave ad anima doppia non è così vantaggiosa come quella ad anima semplice, perché il minore spessore richiesto dalla lamiera di parete aumenta considerevolmente i periodi di instabilità. In compenso nel longherone ad anima doppia si possono evitare eccentricità di sforzi, grazie alla maggior simmetria, e si realizza una maggiore rigidezza torsionale propria. Per permettere la chiodatura è necessario che almeno una delle due anime sia forata. Una struttura intermedia fra quella reticolare e quella ad anima doppia si ottiene con l’alleggerimento delle lamiere delle anime con luci triangolari. In tal caso le aste di parete sono ottenute dalle anime di alleggerite, collegate fra di loro, per rendere atte a reggere il carico di punta, da profili di lamiera a "[".

2) CENTINE

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Le centine hanno lo scopo essenziale di forma, assolvono staticamente al compito di trasmettere le forze aerodinamiche dal rivestimento ai longheroni. Gli sforzi che devono sopportare non sono molto rilevanti, tenuto conto del loro interasse e della loro altezza, rispetto a quelli dei longheroni, tuttavia, date le servitù da esse imposte per poter ospitare nell'ala serbatoi, carrelli, comandi e tubazioni, spesso il loro disegno presenta qualche difficoltà dal punto di vista statico. Nell'ala bilongherone spesso alcune centine fungono da puntone della "trave orizzontale" costituita dai due longheroni e dal rivestimento. Si presentano allora particolarmente robuste e prendono il nome di centine- puntone. In generale le centine assumono una delle forme rappresentate in FIG.5 per le costruzioni in legno,

e in FIG.6 per le costruzioni metalliche.

3)RIVESTIMENTO

I rivestimenti delle superfici alari si dividono in due gruppi : resistenti e di forma. I primi devono rispondere ai seguenti requisiti:

A)sopportare i carichi aerodinamici locali senza deformarsi e quindi senza alterare sensibilmente il profilo;

B)collaborare nel modo previsto alla resistenza a torsione ed eventualmente a flessione dell’ala;

C)resistere durevolmente alle ingiurie;

i secondi invece non devono soddisfare che al primo e all’ultimo requisito.

I rivestimenti di forma, che possono essere realizzati in tela, legno o metallo, sono oggi limitati alla parte posteriore del profilo, di solito fra l’ultimo longherone principale a poppa e il bordo di uscita. Ci sono casi, specialmente nelle ali bilongherone, in cui anche il rivestimento del bordo di attacco ha solo compiti di forma, ma si tratta di soluzioni poco consigliate poiché, per prevenire il "flutter" dell’ala, conviene invece spostare per quanto possibile verso prua l’area del profilo racchiusa dal rivestimento resistente a torsione. Le tele di rivestimento adottate sono di lino o di cotone makò, con pesi unitari compresi fra 90 e 200 gr/mq a seconda della velocità dei carichi alari del velivolo.

TIPI DI ALA

ALA MONOLONGHERONE

Essa è costituita da un longherone principale a cui è affidato tutto il compito di resistere a flessione e a taglio e da un longherone secondario con il compito è solo di collegare fra loro le centine. Nell’ala monolongherone (vedi fig.7) la resistenza a torsione è affidata al rivestimento rigido , che nelle costruzioni più leggere è limitato alla sola parte compresa fra il bordo di attacco e il longherone principale. Per mettere l’ala in grado di resistere alla flessione nel proprio piano, si può disporre in corrispondenza del bordo d’attacco un listello di opportuna dimensione, oppure se il rivestimento posteriore è in tela, si può rendere solidale il longherone secondario a quello principale, con opportuna controventatura interna. Nel campo delle costruzioni metalliche l’ala monolongherone è molto usata per apparecchi monomotori, risultando un po’ meno adatta nei plurimotoro per le maggiori difficoltà offerte all’attacco delle gondole motrici e dei carrelli, rispetto all’ala bilongherone.

ALA BILONGHERONE

Nell’ala gli sforzi di flessione e taglio sono ripartiti fra due longheroni principali, che unitamente al rivestimento della zona centrale fra di essi compresa, risentono anche alla torsione. Il complesso dei longheroni e del rivestimento lavorante fra di essi compreso costituisce il così detto cassone alare, e forma una struttura molto rigida flessionalmente e torsionalmente. La struttura bilongherone è assai vantaggiosa sia perché le incastellature dei gruppi moto propulsori e dei carrelli retrattili si aggrappino solidamente ai due longheroni senza nessuna difficoltà di progetto e di costruzione  sia perché bordo di attacco e bordo di fuga possono essere in tutto o in parte smontabili, o accessibili attraverso portelli, per l’installazione e il passaggio di tubazioni comandi di alettoni, ipersostentatori, carrello, fasi di atterraggio ecc.

ALA TRILONGHERONE

Nell’ala trilongherone si fanno assorbire i momenti flettenti da un longherone sistemato nella zona di massimo spessore del profilo, e i momenti torcenti da due longheroni rispettivamente a prua e poppa del longherone principale. I tre longheroni vengono così a trovarsi rispettivamente a circa il 15; 32; e 65% della corda alare a partire dal becco. Questa struttura, che è stata impiegata quasi esclusivamente in Italia nelle costruzioni in legno della Marchetti, unisce i pregi delle strutture mono e bilongherone.

ALA A FRECCIA

La struttura delle ali a freccia è sostanzialmente eguale a quella delle ali diritte, ma in essa le sollecitazioni sono più onerose sia a causa della particolare forma in pianta, che aggrava in misura notevolissima i momenti torcenti nelle diverse sezioni, e sia perché si tratta praticamente di ali molto sottili in cui quindi anche le sollecitazioni dovute alla flessione sono assai elevate. Si riscontrano due casi caratteristici: il primo(fig.8) in cui le centine sono parallele al piano di simmetria longitudinale del velivolo ; il secondo(fig.) in cui le centine sono normali all’anima del longherone anteriore o al piano verticale passante per l’asse focale dell’ala.

 

Caratteristici di quasi tutte le ali a freccia sono i deflettori dello strato limite costituiti da sottili paratie parallele al piano di simmetria del velivolo, sporgenti esternamente dal profilo di qualche centimetro ed estese di solito fra il 40 e il 60% della corda a partire dal bordo di attacco. Di solito ve ne sono uno o due per semi ala, più raramente tre o quattro.

ALI RIPIEGABILI

Nei velivoli destinati all’imbarco su navi portaerei, per facilitarne il ricovero nelle aviorimesse sotto il ponte di volo, il trasporto da ponte a ponte sugli ascensori a piattaforma è necessario ripiegarne le ali, in modo che il loro ingombro risulti notevolmente ridotto. E’ necessario che l’apertura o il ripiegamento delle ali avvengano automaticamente e rapidamente, a comando dal pilota, senza richiedere l’intervento di meccanici. Il problema si risolve molto bene adottando strutture e sforzi molto concentrati, per esempio strutture monolongheroni o bilongheroni e predisponendo una articolazione in corrispondenza delle solette superiori dei longheroni e un gancio di bloccaggio, articolato in corrispondenza delle solette inferiori. Un martinetto idraulico principale fa ruotare la semiala rispetto al tronco centrale portandola, dalla posizione normale di volo, a quella ripiegata, mentre un martinetti idraulico ausiliario manovra il gancio di bloccaggio che si impegna nel dente della soletta inferiore della semiala. I martinetti vengono coordinati automaticamente in modo che nel ripiegamento prima si apra il gancio e poi ruoti la semiala e viceversa nella manovra opposta.

Esempio di progetto di centina

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