Fattore di carico

[Lele Venezia]

Buongiorno! Volevo porre una domanda che riguarda il fattore di carico nel diagramma di manovra: quali sono le differenze sostanziali nel diagramma di manovra tra, per esempio, l'andamento del fattore di carico di un grande aeromobile commerciale e quello di un caccia? Grazie!

[PizzOne]

Non ho mai visto un diagramma di manovra di un aereo militare supersonico, ma sicuramente la prima differenza potrebbe essere quella della definizione delle norme per i vari limiti.
Sicuramente rispetto ad un aereo commerciale (subsonico-transonico), si avranno nuovi limiti dovuti alla formazione di onde d'urto; inoltre trattandosi di aerei militari possono essere definite aree "extra", in cui il volo è consentito solo sotto particolari condizioni (ad esempio: ali livellate..).
Infine, essendo un aereo militare un aereo a grande instabilità, ci potrebbero essere in mezzo al diagramma di manovra tante piccole regioni in cui il volo non è possibile, perchè uno o più sistemi dinamici non lavora "adeguamente" sotto l'effetto aerodinamici.
Ovviamente come per qualsiasi aereo ci sono tante altre variabili (volo in aria turbolente, quota), ma in sostanza il diagramma di manovra di un aereo militare supersonico racchiude un area molto maggiore rispetto ad un aereo di linea, e inoltre descrive la bontà delle performance dell'aereo stesso.

N.B. La mia risposta non si basa su nessuna fonte valida, solo un ragionamento personale; aspettiamo qualcuno che ne sappia di più.

[flyforever85]

Il fattore di carico generalmente indica i limiti strutturali in qualunque condizione di volo di un aeromobile. l'aereo civile deve sottostare a delle condizioni particolari dettate dalle varie authority per la sicurezza che impongono loro stesse il limite a prescindere dalla grandezza dell'aereo perché il loro interesse è quello di assicurare la sicurezza dei passeggeri. L'aereo militare invece deve rispondere ai requisiti emanati per esempio dai ministri della difesa quindi questi ultimi possono imporre un alto fattore di carico per aerei "caccia" che devono sostenere un dogfight ad esempio (vedi Eurofighter, F-16 ecc) mentre i limiti possono essere più bassi per aerei puramente bombardieri (come un B-52 o un B-2). Ovviamente il fattore di carico non ha senso portarlo a 100g perché 1 la struttura diventerebbe troppo pesante e 2 nessun pilota al mondo può superare gli 8-9g.

Inoltre al diagramma di manovra viene sovrapposto generalmente il diagramma di raffica e l'insieme dei due da il cosiddetto diagramma di inviluppo di volo che da info sulla velocità minima, massima, e relativi fattori di carico anche in presenza di raffiche di vento.
Conta che il fattore di carico è fondamentale nella progettazione iniziale del velivolo perché rientra in tantissimi parametri progettuali quindi deve essere scelto molto accuratamente dalle aziende (specialmente quelle che producono velivoli militari dal momento che quelle che producono aerei civili sono molto vincolate come ho detto prima dalle authority).

Infine: sul diagramma di manovra si può dire tantissimo, pensa che sul mio libro di meccanica del volo universitario c'era un capitolo intero dedicato ad esso.

[MatteF88]

Domanda: ma il fattore di carico massimo si raggiunge dalla corner speed in poi?
Per spiegarmi meglio: se ricordo bene la corner speed è la velocità alla quale l'aereo esegue una virata alla massima prestazione (e credo che questa velocità vari con la quota), quindi, per come l'ho capita io, una virata che minimizza il raggio e che nel contempo massimizza il fattore di carico..ad esempio, mi sembra di aver letto tempo fa (ma non ricordo dove)che a bassa quota un f16 ha la corner speed indicativamente tra i 370 e i 400 nodi, ció implica che al di sotto di essa il viper non riesce a tirare fino a 9g? (ok...poi magari ne tira 8 che non sono proprio bruscolini )

[PizzOne]

Domanda: ma il fattore di carico massimo si raggiunge dalla corner speed in poi?

Si

Per spiegarmi meglio: se ricordo bene la corner speed è la velocità alla quale l'aereo esegue una virata alla massima prestazione (e credo che questa velocità vari con la quota), quindi, per come l'ho capita io, una virata che minimizza il raggio e che nel contempo massimizza il fattore di carico

si ha la massima velocità di virata, ma non per forza il raggio minimo!

mi sembra di aver letto tempo fa (ma non ricordo dove)che a bassa quota un f16 ha la corner speed indicativamente tra i 370 e i 400 nodi, ció implica che al di sotto di essa il viper non riesce a tirare fino a 9g? (ok...poi magari ne tira 8 che non sono proprio bruscolini )

In parole semplici, la corner speed è la minima velocità alla quale un aereo raggiunge il fattore di carico massimo ammissibile, quindi a velocità inferiori ottieni valori minori!

[Lele Venezia]

Vi ringrazio molto per le vostre preziose risposte!
Sono comunque più soggetti a fattori di carico negativo i grandi aerei commerciali o i veivoli supersonici, tipo caccia o jet?
Mi verrebbe da rispondere, anche in modo scontato, i secondi rispetto ai primi... Non vorrei toppare alla grande però...

[MatteF88]

C'hai preso c'hai preso! Caccia e aerei acrobatici sono progettati anche per sopportare fattori di carico negativo anche di -3g e oltre..gli aerei di linea proprio no..

[flyforever85]

Vi ringrazio molto per le vostre preziose risposte!
Sono comunque più soggetti a fattori di carico negativo i grandi aerei commerciali o i veivoli supersonici, tipo caccia o jet?
Mi verrebbe da rispondere, anche in modo scontato, i secondi rispetto ai primi... Non vorrei toppare alla grande però...

E sai perché il fattore di carico negativo non è mai così elevato in modulo come il fattore di carico positivo? Ovvero perché non si superano mai i -3g ma alcuni aerei superano i +10g strutturali?

[PizzOne]

...fantasticando un pò si potrebbe risolvere il problema !

[Mikoyan89]

Ciao ragazzi,
giusto per non aprire un altro thread volevo chiedervi se qualcuno sa come si disegna un diagramma di inviluppo di un elicottero,più o meno per l'ala fissa ho un'idea di come si faccia,dato che all'ITIS ne abbiamo disegnati alcuni per un generico aeroplano di categoria N secondo le norme ICAO....più che altro essendo cose un pò lunghe da spiegare mi basterebbe sapere se esiste un testo che tratti questi argomenti e in genere parli dell'aerodinamica per l'ala rotante,ma che non sia un testo di aerotecnica tipo quelli usati dai piloti in addestramento,che già ce l'ho,insomma un testo di tipo universitario...

[flyforever85]

Quando inizi ad addentrarti nelle richieste più tecniche dell'ingegneria (in particolare aerospaziale) i libri in italiano lentamente scompaiono ed appaiono quelli in inglese. Ad ogni modo ti lascio il titolo di un libro che ha usato il mio professore nel corso di elicotteri.

L'Elicottero - M. Arra - Hoepli - ISBN 9788820325510

Personalmente non l'ho usato perché usavamo le sue dispense. Inoltre non ho mai sentito parlare del diagramma di inviluppo di un elicottero, interesserebbe sapere anche a me se viene costruito e con che criteri.

[Mikoyan89]

Grazie mille...

[87Nemesis87]

ció implica che al di sotto di essa il viper non riesce a tirare fino a 9g? (ok...poi magari ne tira 8 che non sono proprio bruscolini )

esattamente...la corner speed è la massima velocità a cui un aereo può utilizzare la massima escursione dei comandi senza raggiungere il carico limite di rottura, in quanto si raggiungerebbe per primo lo stallo dell'aereo.

Infatti anche lo stallo dipende dal fattore di carico, e la velocità con cui si verifica aumenta all'aumentare del fattore di carico stesso; questa velocità di stallo perciò aumenterà progressivamente all'aumentare del fattore di carico fino a quando diventerà più alta di quella necessaria a raggiungere il limite strutturale dell'aereo con quel dato fattore di carico. Il punto in cui le due velocità coincidono è la corner speed

qui sotto un grafico per chiarisce meglio il concetto:

[Vultur]

Quindi lo stallo sarebbe uno sfogo per non raggiungere il limite strutturale?

[87Nemesis87]

in che senso sfogo? dici dell'aereo?

...diciamo che lo stallo da fattore di carico avviene perchè all'aumentare del fattore di carico, è come se aumentasse il peso dell'aereo ( difatti a carichi positivi anche il pilota si sente schiacciare perchè subisce un aumento relativo del peso...la stessa cosa succede all'aereo ) ; di conseguenza il flusso d'aria si "ritrova" improvvisamente a dover sostenere un peso maggiore...e se la velocità non è adeguata...il flusso si rompe e l'aereo stalla. In questo caso però è un bene...perchè si può dire che fino ad una certa velocità, poichè avviene prima, lo stallo è come se proteggesse l'aereo da fattori di carico eccessivi.

Giusto per chiarire, la foruma della velocità di stallo è:

rad((2*n*W)/(rho*S*Cl)) dove n è il fattore di carico.

di conseguenza all'aumentare di n aumenta la velocità che provoca uno stallo.

[Vultur]

Sfoga il carico e stalla prima si spaccarsi?

[87Nemesis87]

si..in certo senso si può dire che faccia cosi

[Luke3]

Ragione per cui esiste la velocita' di manovra