Wingsuit flying

[wingrove]

Salve a tutti!

Era da tempo che volevo iniziare questa discussione però l'avevo sempre rimandata, ho usato il mitico pulsantino cerca ma questa volta non mi ha somemrso di vecchie discussioni (solo una ma un pò lontanuccia dall'argomento che volevo trattare)

Dopo un'oretta buona a tradurre dall'inglese 5 pagine d'aerodinamica e paracadutismo dal sito di uno dei produttori ho scoperto per caso una traduzione bell'e fatta in un altro forum, perciò dopo molto training autogeno, ho rassettato il tutto e ve lo propongo.

 

La wingsuit non è altro che una tuta alare che ha la caratteristica di poter trasformare la velocità di caduta in velocità orizzontale. Ciò consente all'uomo di poter volare (nel vero senso della parola) senza l'ausilio di motori o strutture rigide (ali). La wingsuit quindi ottimizza la forma del corpo umano adattandolo al volo e facendolo render al massimo delle sue possibilità. Ma ecco un discorso ben più approfondito (1a parte):

 

Una Tuta Alare vola o crea solo resistenza aerodinamica che riduce la sua velocità verticale?

Bene, una Tuta Alare vola realmente, benché la superficie disponibile non sia abbastanza per permettere una discesa verticale sufficientemente lenta e una rotta di volo costante. La sola forza che può far muovere la tuta alare in aria è la gravità.

Ciò che la Tuta Alare fa è sfruttare la gravità indotta durante la caduta libera e commutarla in quanto più volo orizzontale possibile. Lo stesso principio si applica agli alianti, al parapendio ed anche ai paracaduti rettangolari, che tutti conoscono bene.

Una Tuta Alare vola perché ha un PROFILO ALARE, proprio come un'ala di aereo, le vele rettangolari o uno Shuttle (effettivamente, per la forma base e le caratteristiche di volo, una Tuta Alare è paragonabile più ad uno shuttle che a qualunque altro oggetto volante).

 

Le tute alari, come qualunque altro profilo alare, creano ASCENSIONE (spinta) e RESISTENZA. Migliore è il rapporto tra ascensione e resistenza, migliore sarà anche il volo.

Per una forma aerodinamica particolare, questo rapporto cambia a seconda della velocità. Il risultato migliore di questo rapporto si ha quando la velocità è circa il 30–40% in più rispetto alla velocità di stallo (se si chiede a qualunque pilota di aliante quale sia la minima e la migliore velocità di volo veleggiato, il 90% delle volte la risposta sarà 55-65km/h per la minima e 80-90km/h la migliore).

Se si vola alla velocità di veleggio ideale, il corpo coprirà la distanza maggiore possibile rispetto all'altezza disponibile. Se si vola invece al di sotto o al di sopra di quella velocità, l'oggetto volante si allontanerà meno in proporzione all'altezza. Ogni corpo volante ha la sua velocità aerea minima, alla quale continua a generare sufficiente spinta verticale per volare. Al di sotto di questa velocità, invece, perde ascensione e si ferma. (Ricorda, anche i paracaduti rettangolari vanno in stallo e perdono ascensione. La velocità d'avanzata in quel caso è zero o quasi, mentre la velocità verticale è più del doppio).

Lo stesso vale per una Tuta Alare: richiede velocità per volare. Ma la domanda sorge spontanea:

 

"Qual è la velocità migliore per avere la migliore planata con una tuta alare"?

 

Questa domanda è piuttosto complicata, poiché una Tuta Alare non ha un profilo alare rigido. Inoltre, ogni pilota vola in modo diverso, portando leggere differenze nella posizione di braccia, gambe e corpo. Questo significa che ogni pilota ha un profilo alare proprio. Aggiungete a tutto ciò differenze in peso e altezza dei piloti, lunghezze diverse di braccia e gambe e la questione prende anche un risvolto più complicato.

 

Questa è anche la ragione per cui è molto difficile misurare la velocità minima di una Tuta Alare.

Ma c'è una regola generale per qualunque tipo di corpo volante:

Il rapporto tra l'area effettiva dell'ala ed il peso del corpo è uguale al carico massimo dell'ala.

La maggior parte dei paracadutisti conosce bene quel termine relativamente al rapporto con le proprie vele.

Più alto è il carico d'ala, più veloce volerà la vela, ma avrà anche una velocità di stallo più alta.

Ad oggi, le vele quadrate funzionano con un carico d'ala tra 0.5 e 1.3 lbs/sqft. Per il parapendio il carico d'ala è intorno al 1.2 e 1.5 lbs/sqft, e la loro velocità aerea minima è intorno 35km/h.

Gli aerei Cessna, invece, hanno un carico d'ala generale di 20 lbs/sqft, e la loro velocità aerea minima è 80–90km/h.

Lo Shuttle, con la sua piccola apertura alare ha un carico d'ala estremamente elevato, atterra a più di 350km/h.

 

Per una persona nella media, la superficie d'ala della Tuta Alare è di 15–16sqft, ed il peso è di 170–190lbs. Questo ci dà un carico d'ala di 10.5–12.5lbs/sqft, ossia dieci volte maggiore di una vela quadrata.

Secondo la matematica, con un carico d'ala dieci volte più alto, la velocità aerea minima sarà approssimativamente 3 volte più alta. Questo è compatibile con i risultati di volo ottenuti con una tuta alare, dove il miglior rapporto di caduta si consegue ad una velocità aerea di circa 130km/h.

A quella velocità aerea la velocità verticale è di 40–50km/h, con un rapporto di caduta tra 2 e 2.5. Si può mantenere una velocità verticale più bassa, ma ciò porterà inevitabilmente ad una velocità orizzontale più bassa e ad un rapporto di caduta molto scarso.

 

Per quanto riguarda l'atterraggio, una superficie d'ala più ampia è necessaria per generare più spinta e ridurre al minimo la velocità aerea. Ma il corpo umano ha una forma ben definita, che non soddisfa del tutto il volo, ed avremmo bisogno almeno di qualche altro milione di anni di evoluzione per cambiarlo in una forma più appropriata per il volo alare.

Ciò significa che la spinta potenziale della Tuta Alare è limitata dalla forma inadeguata del corpo umano e dalla forza disponibile. L'unica soluzione per ottenere maggior spinta ascensionale è l'ala rigida; ma di queste ne abbiamo già. Sono chiamati aeroplani.

 

Per di più, se si sta ancora pensando di atterrare solo con la tuta alare…

provate ad immaginare: fate un normale lancio col paracadute, ma quando si apre la vela, tentate di posizionare il corpo orizzontalmente e tentate poi di atterrare con una piccola vela ellittica mantenendo quella posizione.

Dopo aver provato una cosa così dolorosa, moltiplicate il dolore e le lesioni per 9 (tre volte la velocità = nove volte la forza d’impatto = 9 volte le conseguenze), e decidete se siete ancora disposti a provarci.

 

(Tratto da phoenix-fly.com)

 

Modificato 23 Gennaio 2010 da wingrove

[wingrove]

Wingsuit (2a parte):

 

In questo articolo approfondiremo i principi fondamentali di aerodinamica introdotti in precedenza (Volo con Tuta Alare e principi di Aerodinamica no.1) e illustrerò le difficoltà in cui mi sono imbattuto progettando e successivamente facendo volare una tuta alare.

 

Le Tute Alari, come qualunque profilo alare, creano portanza e resistenza, forze aerodinamiche che dipendono dalla forma e dalla grandezza del corpo volante, dalle condizioni aeree e dalla velocità di volo (velocità relativa/velocità aerodinamica). La portanza è direttamente perpendicolare alla traiettoria di volo mentre la resistenza è parallela.

 

Ogni corpo richiede velocità relativa per generare portanza sulle proprie superfici di sostentamento (le ali, la fusoliera, la coda, le ali canard, ecc.). Inoltre, ha una velocità minima alla quale continuerà a generare abbastanza portanza per volare. Questa velocità è detta velocità di stallo, al di sotto della quale si perde portanza e si va in stallo o, come molti dicono, si precipita. Lo stesso vale per una Tuta Alare. Richiede velocità per volare.

 

Una modo semplice per descrivere, in breve, le caratteristiche di un corpo volante è attraverso il rapporto di planata – cioè la proporzione tra i coefficienti di portanza e resistenza (CL/CR).

Poiché portanza e resistenza sono entrambe forze aerodinamiche, il loro rapporto è indice dell'efficienza aerodinamica del corpo volante o, più semplicemente, indica quanto bene voli l’oggetto.

 

Come già accennato, il rapporto di planata cambia a seconda della velocità. Il risultato migliore di questo rapporto si ha quando la velocità è circa il 30–40% in più rispetto alla velocità di stallo (se si chiede in giro quale sia la minima e la migliore velocità planata, il 90% delle volte la risposta sarà 60-70 km/h la velocità minima e 80-90 km/h la migliore).

Se si vola alla velocità ottimale, il corpo percorrerà la maggior distanza possibile rispetto all'altezza disponibile. Se si vola al di sotto o al di sopra di questa velocità, l'oggetto si allontanerà meno in proporzione all'altezza.

 

Esiste, inoltre, una velocità alla quale un corpo volante ha una velocità verticale minima (sink rate o tasso di caduta) che è più bassa della miglior velocità di planata.

Ma, a questa velocità un corpo volante ha decisamente un rapporto di planata più scarso, perciò volerà per più tempo (caduta libera nel caso si stia saltando con una Tuta Alare), ma percorrerà molta meno distanza. Inoltre, se manteniamo la velocità al di sopra di quella ottimale, sia il tempo (la caduta libera) che la distanza si ridurranno.

 

Le caratteristiche fin qui menzionate, possono essere chiaramente descritte attraverso un grafico che mostra il rapporto tra la velocità orizzontale e quella verticale (usato più frequentemente per alianti e deltaplani). Per esempio:

 

 

 

Nel grafico sopra riportato, la curva A in nero (chiamata curva polare) mostra l’andamento della velocità verticale (in m/s) per ogni velocità orizzontale (in Km/h) durante il volo.

 

Se disegnamo una linea orizzontale B (in blu) tangente ad A, notiamo che essa tocca la curva nel punto contrassegnato con in blu nelle coordinate x = 68 km/h, e y = 0,82 m/s. Questa linea rappresenta la velocità verticale minima di 0,82 m/s, che si raggiunge a 68 km/h. Si noti che, muovendosi lungo la curva a sinistra o a destra da quel punto, la velocità verticale aumenta al cambio di velocità.

 

Al contrario, se disegnamo una linea tangente C (in rosso) passante per il centro degli assi cartesiani (x=0, y=0), il nuovo punto di tangenza in rosso avrà coordinate x = 75km/h e y=0,95m/s. Questo è il punto di massima efficienza aerodinamica in cui un corpo, mantenendo questa velocità, percorrerà la distanza maggiore in proporzione all'altitudine data.

 

Nell’esempio, volando a questo velocità orizzontale il corpo raggiunge il massimo rapporto di planata di 1:28. Ciò significa che percorrerà 28 metri (in distanza orizzontale) scendendo di solo 1m in altitudine.

 

E’ importante notare che qualunque differenza nel peso (esattamente per lo stesso corpo volante) non influenza il rapporto di planata. Un corpo più pesante avrà un più alto tasso di caduta e volerà ad una velocità più alta, ma il rapporto di planata rimarrà lo stesso ed entrambi i soggetti percorreranno la stessa distanza per la medesima altitudine. Questa è la ragione principale percui si ritiene che il rapporto di planata sia l’unico criterio corretto per valutare la qualità e l'efficienza del design di una tuta alare.

 

Perciò, la questione è: cosa ci aspettiamo da una wingsuit.

 

Se vogliamo soltanto aumentare il tempo di caduta libera, esistono due modi. Il primo consiste nel trattare il pilota di wingsuit come un normale paracadutista sportivo ed aumentare solo la superficie globale della tuta facendo in modo che assomigli il più possibile ad un paracadute (o ad uno scoiattolo volante). Questo tipo di tuta ridurrà principalmente la velocità verticale, ma avrà “cattive” caratteristiche di volo e sarà in generale una tuta “lenta”. Questo tipo di tuta si addice a coloro che cercano tempi di freefall più lunghi.

 

Se pensiamo, invece, al pilota di wingsuit come ad un corpo volante, la sola scelta logica è tentare di aumentare il rapporto di planata della tuta alare. Per poter far ciò, il designer deve scegliere tra numerose opzioni, che devono essere molto ben bilanciate, poichè in aerodinamica è impossibile cambiare un parametro senza influenzare gli altri.

 

In un tentativo di aumentare il rapporto di planata, la prima opzione è tentare di aumentare la portanza, mantenendo la stessa superficie d’ala e lo stesso peso, riducendo il tasso di caduta e migliorando quindi il rapporto di planata.

 

Generalmente, la quantità di portanza dipende dall'area, dall’ampiezza e dalla forma delle ali e delle altre superfici di sollevamento. La portanza dipende anche dalla velocità che, a sua volta, dipende dalle caratteristiche fisiche, appena menzionate, del corpo volante. Poiché il corpo umano ha una forma definita e varia molto poco in grandezza e proporzioni, ovviamente, non è possibile fare più di tanto. Per di più, bisogna tenere a mente che il corpo umano non è fatto apposta per volare, considerate sia dimensioni che proporzioni e forza specifica disponibile (potenza).

 

La forma delle ali delle braccia è stabilita da un compromesso tra forza necessaria per mantenere le ali aperte ed efficienza aerodinamica delle ali stesse. Per ottenere la massima superficie d’ala, la cosa migliore sarebbe tenere le ali completamente distese, ma in questo modo sarebbe molto difficile volare poichè sarebbe richiesta la forza di Campione Olimpico di ginnastica per mantenere le braccia aperte per 2 minuti. Scoprire quale fosse l'angolo ottimale dell’apertura alare è stato uno dei compiti più difficili nella fase iniziale della progettazione della tuta alare. Di certo, potremmo provare ad aumentare l’ampiezza aggiungendo alcune parti rigide alle ali e alle braccia, ma in questo modo non si tratterebbe più di una wingsuit. Se vi venisse voglia di attacarvi delle ali meccaniche di quel tipo, vi raccomandiamo fortemente di utilizzare un deltaplano.

 

Se provassimo ad estendere il bordo di fuga delle ali giù fino alle gambe, l'area dell’ala diventerebbe quasi il doppio, ma in cambio, servirebbe una forza davvero elevata per mantenere le braccia aperte. Inoltre, questo tipo di forma d’ala sarebbe predisposta a subire l'effetto meglio conosciuto come flutter (ipersostentamento dell’aletta posteriore) che si crea quando si riduce di molto la portanza (in alcune circostanze la portanza può arrivare ad azzerarsi a causa dell'effetto flutter). Un possibile margine di miglioramento si ha nell'uso di profili alari diversi e nel differente posizionamento angolare dell'ala.

 

All’ala delle gambe si applicano pressochè gli stessi principi. Non c’è molta possibilità di aumentarene l’area, perché un’apertura più ampia della gamba farebbe guadagnare molto poco in superficie e diventerebbe anche difficile mantenere la propria posizione di volo. Ancora una volta l’oscillazione ostacolerebbe l’estensione troppo insolità del bordo posteriore dell’ala della gamba.

 

Un’altro possibile miglioramento si ha riducendo al minimo la resistenza (mantenendo la giusta posizione di volo, ma questo sta solo al pilota) che porta, inoltre, ad un rapporto di planata migliore. Dal punto di vista di fabbricazione e progetto, la resistenza potrebbe essere ridotta semplificando il design della tuta alare (togliendo qualunque protuberanza o flap, usando i materiali di frizione lisci bassi, ecc.) e migliorando la qualità della produzione (rifiniture globali e taglia della wingsuit).

 

Questo studio è stato fatto al fine di incorporare bordi rigidi o semi rigidi alle ali delle braccia per migliorare la forma del profilo alare, aumentando la portanza disponibile e riducendo la resistenza; ma tutto ciò deve essere accuratamente ed individualmente adattato ad ogni pilota di wingsuit. Inoltre, i bordi rigidi sono molto più sensibili ad eventuali posizioni errate del braccio e cambiamenti nell'angolo d’attacco.

 

Nella pratica, solitamente, accade proprio questo: ci si sforza di ridurre al minimo la resistenza e, allo stesso tempo, di aumentare la portanza. Quando si valutano tutte le opzioni, non si dovrebbe mai dimenticare che le tute alari devono essere progettate per consentire al paracadutista un’apertura facile della propria vela e dell’uso delle maniglie d’emergenza, oltre che per essere comode da indossare e per volare.

 

Un'altro argomento di discussione è il collaudo della tuta alare. Non si tratta ancora di una scienza esatta, principalmente perché la prestazione di una wingsuit dipende in gran parte dal pilota. Un modello potrebbe essere la miglior tuta per un pilota, ma non lavorare altrettanto bene per un altro.

 

Phoenix – fly usa tecnologia di simulazione computerizzata per il progetto di profili alari e per eseguire calcoli fondamentali dei flussi d'aria bidimensionali. Calcolare il flusso d'aria tridimensionale intorno ad un corpo volante richiederebbe l’uso di una tecnologia di calcolo che va ben oltre la portata disponibile, eccetto per le grandi società o per le istituzioni aerospaziali. Inoltre, quei calcoli dovrebbero essere verificati con test in galleria del vento o con voli di prova. Da notare che, anche i più lievi cambiamenti di posizione, di qualunque parte del corpo (lgambe, braccia, testa, torace...), durante il volo potrebbero alterare considerevolmente l’esito del volo.

 

Ovviamente ci si domanda se qualcuno abbia mai tentato di testare una tuta alare in una galleria del vento aerodinamica (da non confondere con la galleria del vento usata per la caduta libera) per rilevare i dati sul suo comportamento sottoposto a diversi settaggi e condizioni. Di sicuro, ciò sarebbe davvero molto utile, ma (sorprendentemente per qualcuno) sia per tempo che per preparazione (come e cosa misurare) il processo richiesto è molto lungo, difficile e costoso; solitamente occorre almeno un anno di lavoro per fornire qualunque tipo di informazione utile. Tutto il processo risulta privo di alcun valore senza una pianificazione dettagliata e scopi ben precisi e se il test in galleria del vento non è eseguito nel giusto modo, il solo risultato potrebbe essere avere graziose immagini di una wingsuit appesa in un tunnel. Attualmente, gli alti costi richiesti per l’uso le gallerie del vento non possono giustificarele economicamente come una realistica modalità di test.

 

Il campo dell’aerodinamica è una miscela affascinante tra scienza e arte. La sola conoscenza della teoria non è abbastanza; un progetto di successo richiede immaginazione, esperienza ed un “sentimento” particolare per ciò che si va a creare.

 

(Tratto da easytofly.it)

 

 

Link utili:

 

http://www.easytofly.it/articoli.aspx

 

http://it.wikipedia.org/wiki/Wingsuit

 

www.bird-man.com

 

www.phoenix-fly.com

 

 

 

 

 

 

 

EDIT:

 

Alcuni fantastici video che rendono perfettamente l'idea dic osa sia volare in wingsuit. (o meglio..planare)

 

Wingsuit Norway

 

Modificato 23 Gennaio 2010 da wingrove

[meason]

la wingsuit mi sembra di averla già vista in tomb raider, il film.

ottima ricerca fabio

Modificato 24 Gennaio 2010 da meason

[Alpino]

Chissà se ci saranno applicazioni militari..

[wingrove]

Chissà se ci saranno applicazioni militari..

 

Mannaggia mi hai anticipato..stavo preparando appunto l'articolo in questione xD

 

Delle volte vengono utilizzate anche in missione dai parcadutisti statunitensi, soprattutto nei lanci HALO, in altre occasioni l'USArmy la utilizza come strumento di sponsorizzazione, mettendo su una squadra di paracadutisti che tenta vari record e partecipa a competizioni in circuiti internazionali.

[Unholy]

In realtà di studi ce ne sono anche in ambito militare. Non sono certo della serietà della cosa, ma...

 

Le proposte sono qualcosa in più rispetto alle versioni civili:

 

 

Uno dei tanti articoli a giro...

 

Qua

 

Anche un video:

 

Modificato 27 Gennaio 2010 da Unholy

[Alpino]

In realtà di studi ce ne sono anche in ambito militare. Non sono certo della serietà della cosa, ma...

 

Le proposte sono qualcosa in più rispetto alle versioni civili:

 

 

Uno dei tanti articoli a giro...

 

Qua

 

Anche un video:

 

 

 

Da quello che ho letto io il vantaggio nell'uso militare sarebbe appunto quello di poter planare per lunghe distanze. Quindi gruppo di forze speciali potrebbe entrare in territorio nemico senza essere individuato lanciandosi in un punto molto lontano da quello dove intende atterrare.

[-{-Legolas-}-]

Anche questo lancio non è niente male.

 

http://www.ilgiornale.it/video/esteri/volo-tuta-alare-attraverso-rocce-908894.html