Fase del volo con maggiore vortici di scia

Area dedicata alla discussione di argomenti sulla meccanica del volo e aerotecnica. Quesiti su come fa un aeroplano a volare!

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bulldog89
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Re: Fase del volo con maggiore vortici di scia

Messaggio da bulldog89 » 7 febbraio 2015, 11:33

Lampo 13 ha scritto:O ci sono solo ingegneri in questo Forum?
Scusa un attimo, potresti spiegare meglio il senso di questa frase?

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flyingbrandon
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Re: Fase del volo con maggiore vortici di scia

Messaggio da flyingbrandon » 7 febbraio 2015, 11:34

Lampo 13 ha scritto: "Se la portanza è uguale al peso il volo sarà livellato, se è superiore l'aereo sale, se è inferiore l'aereo scende".
Questa è la mia frase incriminata. Tradotta vuole dire che in volo livellato a velocità costante si ha un equilibrio tra le forze peso/portanza e resistenza/spinta; variando uno di questi parametri si rompe l'equilibrio. Se in teoria si aumentasse la portanza, a parità degli altri parametri, l'aereo salirebbe di quota. Tutto qui.
Non ho mai affermato che per salire o per scendere di quota si debba intervenire sulla portanza. Anche se, per esempio, usando gli aerofreni e mantenendo costante la velocità si ottiene una discesa causata da un aumento di resistenza e da una diminuzione di portanza. Lo so che in questa situazione si diminuisce anche la spinta, ma in teoria, anche lasciandola invariata l'aereo scende. Nella realtà si interviene sempre su diversi parametri allo stesso tempo, ma ipotizzando di variarne uno solo lasciando fissi gli altri, si coglie meglio il senso. O ci sono solo ingegneri in questo Forum? (uso la maiuscola con il sostantivo Pilota e non con gli altri non perché ritengo che sia una "qualifica" più importante ma in ricordo dei miei colleghi deceduti).
No..per me non era incriminata perché altrimenti l'avrei scritta al tempo. E, se guardi la mia risposta ho detto che una eccessiva semplificazione sul legame salita/discesa POTREBBE portare a pensare, erroneamente, che salendo la portanza aumenti. La mia risposta era sull'utilità o meno di spiegare un fenomeno...che gli interlocutori siano ingegneri o piloti....e che, alla fine, né da una parte né dell'altra ci debba essere un "disaccordo" sul principio fisico sottostante...come sosteneva Paky....perché quello è! :D
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Re: Fase del volo con maggiore vortici di scia

Messaggio da Lampo 13 » 7 febbraio 2015, 11:45

bulldog89 ha scritto:
Lampo 13 ha scritto:O ci sono solo ingegneri in questo Forum?
Scusa un attimo, potresti spiegare meglio il senso di questa frase?
Nel senso che è un Forum di persone così preparate che tanto varrebbe scrivere direttamente le formule.
A me sembra che le domande che vengono fatte arrivano da persone che non sono molto "dentro" l'argomento e che rispondere loro parlando di L, CL Alpha, Modulo etc. ci fa fare bella figura, ci permette di capirci tra fisici ed ingegneri, ma non si chiariscono le idee a chi ha semplicemente chiesto che cavolo succede con le turbolenze di scia che si formano dietro ad un aereo!
Si potrebbe magari aprire una apposita sezione dedicata ad una lezione di aerodinamica, una di motori, una di meteorologia, una di navigazione, una di traffico, in cui i vari specialisti (io mi chiamo fuori) scrivano almeno le basi delle materie in modo didattico ed anche formalmente corretto, così che si abbia un riferimento su dove trovare risposte alle domande più tecniche su argomenti che si vogliono davvero approfondire. Altrimenti credo che rispondere in modo diretto, chiaro e semplice alle domande di chi sale sugli aerei solo come passeggero e magari ha solo la terza media sia un modo di fare chiarezza su alcuni concetti in modo immediato.
Mio pensiero, criticabilissimo.

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Re: Fase del volo con maggiore vortici di scia

Messaggio da bulldog89 » 7 febbraio 2015, 11:50

Concordo, ma la critica te l'ha mossa un pilota... :mrgreen:

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Re: Fase del volo con maggiore vortici di scia

Messaggio da flyingbrandon » 7 febbraio 2015, 12:01

bulldog89 ha scritto:Concordo, ma la critica te l'ha mossa un pilota... :mrgreen:
Se ti riferisci a me...non ho mosso nessuna critica a quella frase. Io ho risposto a Paky che, pilota o ingegnere, non conta sul parere riguardo ad un fenomeno. E stavo parlando, tra le altre cose, della preparazione tra pilota/ingegnere, quindi non un esempio per qualcuno generico anche se non si discosta di molto. Non parlavo neanche di formule... :D
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Re: Fase del volo con maggiore vortici di scia

Messaggio da bulldog89 » 7 febbraio 2015, 12:06

No no, intendevo Paky :mrgreen:

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Re: Fase del volo con maggiore vortici di scia

Messaggio da Achille » 7 febbraio 2015, 13:04

flyingbrandon ha scritto: Io sono un Fisico/Pilota e non Ingegnere/Pilota o Pilota/Ingegnere ma penso che, semplificare, possa chiarire un concetto. Qualsiasi modello è comunque una semplificazione, ma bisogna stare attenti a non dare informazioni scorrette altrimenti, il modello, o la semplificazione è comunque sbagliata...e aumenta quell'approssimazione che poi dilaga nel concetto "va beh tanto è uguale" dove , invece, non è così. Spiegare che la portanza bilancia il peso è una cosa, che può essere semplificata molto...però spiegare perché la portanza è maggiore in volo livellato piuttosto che in salita o discesa è un atto dovuto. Legare invece salita e discesa ad un aumento/diminuzione di portanza potrebbe portare al concetto, totalmente sbagliato, che per salire devo aumentare la portanza e per scendere devo diminuirla. Insomma...penso sia utile semplificare fino a quando questo non contrasta con la realtà...altrimenti penso sia più semplice spiegare esattamente come stanno le cose in modo da regalare un "modello" , anche semplice, che chiunque possa interpretare correttamente al variare dei parametri...e non considerarlo un puro esercizio matematico/fisico. Le formule, capite, rappresentano una economia di pensiero e non una difficoltà aggiunta.
Ciao!
Concordo al 100%.

Io sono "nato" studente di ingegneria e sono poi approdato al pilotaggio di alianti. Secondo lo schema prima esposto non sono neanche un pinguino...ma piuttosto uno struzzo.

Secondo me semplificare troppo le cose spesso e volentieri porta ad una mal interpretazione dei fenomeni fisici descritti dal modello, cosa "molto più grave" di una spiegazione difficile da capire.

Un paio di esempi sono contenuti ne "il manuale del volovelista". :mrgreen:
"Failure is not an option." (cit. Eugene F. Kranz)

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Re: Fase del volo con maggiore vortici di scia

Messaggio da JT8D » 7 febbraio 2015, 21:14

Quello delle diversità di vedute tra Ingegneri e Piloti è un "problema noto" :wink: . Già molte volte mi è capitato di osservare diverse spiegazioni e sane discussioni tra di loro. Credo anch'io che, come già accennato, sia dovuto alla diversa impostazione della formazione ricevuta. Ma sono fermamente convinto che al Pilota, anche se non gli viene impartita ufficialmente, non può che far molto bene un pò di formazione ingegneristica, che va a completare il suo background culturale, permettendogli di comprendere meglio molti aspetti. Pienamente d'accordo che, pur essendoci a volte la necessità di semplificare, bisona stare attenti a non dare concetti errati, anche con la volontà di semplificare appunto. Piuttosto che un concetto errato, molto meglio un concetto magari difficile, ma giusto nella forma e nella sostanza. Certo, ciò si scontra, in particolare in ambienti come questo, frequentati da persone di estrazione culturale molto diversa, con la necessità di farsi capire e non dare una risposta incomprensibile al destinatario. Ma rimango convinto che se semplificare vuol dire rischiare di far passare un concetto errato, meglio non farlo e esprimere il concetto nella sua forma originale senza semplificazioni.

Paolo
"La corsa di decollo è una metamorfosi, una quantità di metallo che si trasforma in aeroplano per mezzo dell'aria. Ogni corsa di decollo è la nascita di un aeroplano."

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Re: Fase del volo con maggiore vortici di scia

Messaggio da nik-riva » 8 febbraio 2015, 7:54

Ciao a tutti!
Per rispondere alla domanda; tieni conto che la resistenza indotta vi è ogni qualvolta un'ala genera portanza ed è dovuta al fatto che l'aria che investe l'ala di un aeromobile ha pressione maggiore sul ventre che sul dorso ergo l'aria stessa tende a colmare questa differenza di pressione. In pratica quindi la massa d'aria che scorre sul ventre tende a percorrerlo verso l'estremità alare mentre la massa che investe il dorso lo percorre verso la radice. Quando le due masse d'aria quando si incontrano formano un moto turbolento che rappresenta la turbolenza di scia dovuta a questa resistenza indotta, questa turbolenza è ovviamente maggiore alle estremità alari.
Detto questo si può infine dire che la resistenza indotta è direttamente proporzionale al carico alare (Peso/Superficie alare) è inversamente proporzionale alla velocità del velivolo.

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Re: Fase del volo con maggiore vortici di scia

Messaggio da bulldog89 » 8 febbraio 2015, 11:03

nik-riva ha scritto:In pratica quindi la massa d'aria che scorre sul ventre tende a percorrerlo verso l'estremità alare mentre la massa che investe il dorso lo percorre verso la radice. Quando le due masse d'aria quando si incontrano formano un moto turbolento che rappresenta la turbolenza di scia dovuta a questa resistenza indotta, questa turbolenza è ovviamente maggiore alle estremità alari.
:?: :?: :?: :?:
Ma anche no!

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Re: Fase del volo con maggiore vortici di scia

Messaggio da Achille » 8 febbraio 2015, 11:50

nik-riva ha scritto:Quando le due masse d'aria quando si incontrano formano un moto turbolento che rappresenta la turbolenza di scia dovuta a questa resistenza indotta, questa turbolenza è ovviamente maggiore alle estremità alari.
Anche se hai cercato di semplificare le cose hai scritto delle inesattezze:

- Dalle estremità alari non si forma nessuna turbolenza...si formano i vortici di estremità.
- La scia è generata dallo strato limite che si separa ed è quindi una cosa totalmente diversa.

Ma le risposte precedenti le hai lette? :mrgreen:
"Failure is not an option." (cit. Eugene F. Kranz)

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Re: Fase del volo con maggiore vortici di scia

Messaggio da bulldog89 » 8 febbraio 2015, 13:45

Visto che ormai c'è scritto tutto ed il contrario di tutto...

Con turbolenza di scia intendo la wake vortex turbulence, che come fa intendere il nome è generata principalmente (ma amplificata anche da altro) dall'esistenza dei vortici d'estremità.
Tali vortici sono generati dalla differenza di pressione tra intradosso ed estradosso, la stessa differenza di pressione che genera la portanza, dovuta al fatto che l'ala si sta muovendo in un fluido che si trova suo malgrado costretto a rispettare il primo principio della termodinamica.
Vortici.PNG
Vortici
Visto che i nostri vortici sono simpatici, hanno la brutta abitudine di indurre anche una velocità verticale verso il basso all'aria intorno all'ala. Questa velocità è in genere chiamata "downwash".
Il downwash ha due effetti notevoli: una riduzione dell'effettivo angolo di attacco a causa della modifica della velocità effettiva del vento locale e l'inclinazione del vettore portanza verso "l'indietro". La componente orizzontale (quindi L*sin(alpha_indotto) ) si somma alla resistenza e prende il nome di resistenza indotta. Una spiegazione più "alla buona" è che l'energia che crea la rotazione dei vortici deve arrivare da qualche parte: visto che può arrivare solo dall'ala e l'unica cosa che fornisce energia all'ala sono i motori si può dire che è energia tolta ai motori, quindi assimilabile alla resistenza.

Ora, con una dimostrazione che non saprei scrivere qui sul forum (ma disponibile per chi fosse interessato) si scopre che le ali a pianta ellittica presentano la minima resistenza indotta (a causa della distribuzione della portanza sull'ala, che genera un downwash uniforme), e l'angolo indotto è pari a:

Codice: Seleziona tutto

Alpha_indotto = C_L/(π*AR)

Dove C_L è il coefficiente di portanza dell'ala ed AR sta per aspect ratio, allungamento alare AR=(b^2)/S, con b apertura alare ed S superficie alare.

D_indotta = L*sin(Alpha_indotto)

Ed adimensionalizzando: D_indotta/(q*S) = (C_L^2)/(π*AR) = C_Dindotta

Dove q è la pressione dinamica e C_Dindotta il coefficiente di resistenza indotta.
Questo vale solo per piante ellittiche, con efficienza massima e quindi pari ad 1. Per le altre forme si aggiunge una "e" al denominatore, solitamente compreso tra 0.85 e 0.95, funzione della forma dell'ala.
Si nota comunque che aumenta col quadrato di C_L e diminuisce tanto più l'ala è "allungata e snella" (stile alianti).

Quindi i vortici di maggiore intensità sono generati da aerei pesanti, lenti ed in configurazione pulita a causa dell'elevato C_L richiesto per "stare su"...e sinceramente boh...dipendono sia dalla velocità e dal peso ma è un'insieme di fattori a determinarne l'intensità, ed io non sono in grado di indicarti quale sia il preponderante.

Qui ci sono altre letture abbastanza semplici sull'argomento:
http://www.skybrary.aero/index.php/Wake ... Turbulence
http://www.skybrary.aero/index.php/Induced_Drag
http://www.skybrary.aero/bookshelf/books/1959.pdf

Ho cercato di scrivere il più semplicemente possibile, potrebbero esserci inesattezze ma al momento non ne noto.

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Re: Fase del volo con maggiore vortici di scia

Messaggio da Achille » 8 febbraio 2015, 14:45

Anche stavolta siamo d'accordo! :mrgreen:
"Failure is not an option." (cit. Eugene F. Kranz)

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Re: Fase del volo con maggiore vortici di scia

Messaggio da nik-riva » 8 febbraio 2015, 22:22

Achille ha scritto:
nik-riva ha scritto:Quando le due masse d'aria quando si incontrano formano un moto turbolento che rappresenta la turbolenza di scia dovuta a questa resistenza indotta, questa turbolenza è ovviamente maggiore alle estremità alari.
Anche se hai cercato di semplificare le cose hai scritto delle inesattezze:

- Dalle estremità alari non si forma nessuna turbolenza...si formano i vortici di estremità.
- La scia è generata dallo strato limite che si separa ed è quindi una cosa totalmente diversa.

Ma le risposte precedenti le hai lette? :mrgreen:
Ho riletto adesso la risposta, decisamente scritta male. Mea culpa! :(

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