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ⓘ Piano orizzontale (aeronautica)



Piano orizzontale (aeronautica)
                                     

ⓘ Piano orizzontale (aeronautica)

Il piano orizzontale di coda, spesso semplicemente piano di coda, è una superficie non portante di un aereo. Solitamente è formato da due parti, una fissa chiamata stabilizzatore, ed una mobile chiamata equilibratore.

Sono montate lateralmente nella parte posteriore della fusoliera. Su alcuni velivoli il piano orizzontale è formato da ununica superficie, lo stabilatore, quindi uno stabilizzatore variabile; diversamente da uno stabilizzatore orizzontale la sua efficacia è propria del controllo della stabilità senza l’utilizzo di altre parti mobili. Linsieme del piano orizzontale e del piano verticale costituisce gli impennaggi.

In alcuni aeroplani lo stabilizzatore può essere posto a monte dellala, in una configurazione detta canard anatra in francese, oppure sia a monte che a valle, in configurazione mista.

                                     

1. Struttura del piano di coda

Normalmente un piano di coda è formato dallo stabilizzatore, fisso, e dallequilibratore, mobile. Esistono anche gli stabilizzatori chiamati anche elevatori o elevoni in cui lintero piano orizzontale di coda è mobile fungendo quindi interamente come equilibratore. Attraverso il movimento dellequilibratore o stabilatore si governa il beccheggio dellaereo, ovvero la rotazione dellaereo lungo lasse orizzontale verso lalto o verso il basso, spostando il flusso daria verso lalto o il basso, permettendo quindi il decollo, la salita o la discesa.

Sugli equilibratori sono spesso montati dei trim, piccole superfici mobili che, regolate opportunamente, aiutano a mantenere laereo nellassetto desiderato. Variando le caratteristiche aerodinamiche dellala, permettono di effettuare correzioni di assetto senza dover esercitare uno sforzo continuo sui comandi. Sugli aerei con prestazioni più elevate, i piani di coda orizzontali possono venir fatti lavorare in opposizione luno rispetto allaltro in maniera analoga a quella degli alettoni per generare un moto di rollio.

Esistono diverse configurazioni dei piani di coda. La più comune è quella con lo stabilizzatore a livello della fusoliera e la deriva che si alza da esso, ma in molti aerei a turboelica, in alcuni piccoli aviogetti e in molti alianti si utilizza la configurazione a T, con lo stabilizzatore sopra la deriva. Questo tipo di piano di coda presenta svantaggi in caso di stallo: i vortici creati dalle ali potrebbero investire lequilibratore, rendendolo inefficace e quindi più complessa la manovra di recupero dallo stallo.

                                     

2. Stabilità statica in volo

Per mantenere il volo livellato, un aeroplano dovrà essere in equilibrio longitudinale: la portanza che agisce prevalentemente sullala e la forza peso, che agisce sul baricentro dovranno essere in equilibrio. Tralasciamo per semplicità di trattazione il fatto che su alcuni aerei anche la forma della fusoliera è studiata per contribuire alla portanza, e il contributo della componente della spinta dei motori lungo lasse verticale.

Dal momento che i punti di applicazione delle due forze non sono in genere coincidenti, ne deriva un momento meccanico lungo lasse di rollio che deve essere bilanciato.

                                     

2.1. Stabilità statica in volo Velivoli con stabilità statica convenzionale

I velivoli tradizionali sono disegnati in modo da essere intrinsecamente stabili. Ciò significa che un aeromobile in equilibrio soggetto ad una piccola perturbazione deve tornare rapidamente allequilibrio precedente una volta che la perturbazione sia cessata, senza lintervento del pilota.

In questi velivoli, il baricentro è posto anteriormente al punto di applicazione della portanza mentre il piano di coda orizzontale genera una deportanza trascurabile in modulo rispetto alla portanza e alla forza peso ma con un braccio notevole che bilancia il momento picchiante dellala.

Considerando, per esempio, come perturbazione un piccolo incremento istantaneo dellangolo di attacco del velivolo dovuto magari ad una raffica di vento, la portanza aumenta, ma la diminuzione dellangolo dattacco del piano di coda riduce il momento a cabrare permettendo al velivolo di riguadagnare rapidamente lassetto iniziale.



                                     

2.2. Stabilità statica in volo Velivoli con stabilità statica rilassata

Quando invece il punto di applicazione della portanza si trova a monte del baricentro, si parla di stabilità statica rilassata. Laereo tenderà ad alzare il muso e la coda dovrà essere portante per tenerlo in volo livellato o comunque stabilizzato.

Si tratta di una soluzione migliore della precedente, perché la portanza totale generata è maggiore: la portanza delle due superfici alari infatti si somma. Rende però laereo decisamente più instabile, e in genere richiede lausilio del pilota automatico per il pilotaggio. Nel grafico sono riportati i valori del coefficiente di portanza C L e di coefficiente di resistenza C D delle due configurazioni.

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