Portanza

La forza aerodinamica globale è generata dalla differenza di pressione tra la superficie superiore ed inferiore di un corpo. Per spiegare questa differenza di pressione si possono impiegare diverse leggi fisiche fondamentali quali i principi della dinamica, il teorema di Bernoulli, la Legge della conservazione della massa (fisica) e della quantità di moto (che è una formulazione del secondo principio della dinamica). Come risultato vi sono diverse interpretazioni fisiche con differente grado di rigore scientifico e complessità.

La portanza è la forza responsabile del sostentamento di un aeroplano, poiché si oppone alla forza peso. Tra le altre forze agenti su un aeroplano vi sono la spinta (generata dal motore e responsabile in primo luogo dell’avanzamento) e la resistenza aerodinamica in verso opposto al moto.

L’organo preposto a sviluppare la portanza su un aeroplano è l’ala, mentre i piani di coda orizzontali (detti anche stabilizzatori orizzontali) generano portanza (verso l’alto o verso il basso) per bilanciare la coppia costituita dalla forza aerodinamica dell’ala applicata nel centro di pressione, e dalla forza peso applicata nel baricentro.
Un profilo alare il cui scopo sia la sostentazione deve essere studiato in modo tale da deviare il fluido verso il basso, talora con il vincolo del mantenimento di una resistenza aerodinamica ridotta (ad esempio, per un volo in crociera), talora ricercando la generazione della stessa portanza alla minima velocità possibile (ad esempio, nell’atterraggio).

Esiste una spiegazione, errata ma molto popolare, della generazione di portanza, nota come teoria dello stesso tempo di percorrenza. Secondo questa teoria due particelle di fluido appaiate che vengono divise da un profilo solido devono necessariamente ricongiungersi sul bordo d’uscita. Poiché, allora, il tempo di percorrenza delle due particelle sul dorso e sul ventre del profilo deve essere lo stesso, l’aria che passa sul dorso deve avere una velocità più elevata, e quindi, si dice, per il principio di Bernoulli (o anche per effetto Venturi) una pressione inferiore rispetto a quella presente sul ventre. Tale spiegazione è errata, in primo luogo, perché non si verifica che due particelle di fluido percorrono dorso e ventre nello stesso tempo, in secondo luogo perché richiederebbe una grande differenza di curvatura tra il dorso e il ventre, portando a conclusioni paradossali.

Infatti il mito dello stesso tempo di percorrenza viene smentito dalla teoria della circolazione: se due particelle percorressero rispettivamente dorso e ventre di un profilo aerodinamico nello stesso tempo non ci sarebbe circolazione e, dunque, portanza. Vi è portanza verso l’alto solo se il tempo di percorrenza sul dorso è inferiore a quello sul ventre, generando una circolazione non nulla. Ciò che genera portanza verso l’alto è la deviazione delle linee di corrente verso il basso (Effetto Coandă). Tale deviazione è governata in gran parte dalla presenza di un angolo d’attacco.

 

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