Strutture geodetiche

[vonparrish]

Salve a tutti! Lavorando in biblioteca ho avuto occasione di sfogliare un voluminoso tomo dell'opera "Sapere" risalente al 1938. In tale pubblicazione, una sorta di enciclopedia generale, ho trovato un interessante articolo sulle strutture geodetiche in ambito aeronautico. Dato che mi sembra siano decorsi i termini per la legge sui diritti di autore, vi trascrivo l'intero pezzo integralmente, così da condividere con voi tutti appassionati una pagina tecnica di alta maestria ;-)

 

Strutture "geodetiche", novità in aeronautica

di S. Caldara

 

Per la prima volta nella storia dell'aviazione, il primato mondiale di distanza è stato conquistato contemporaneamente da tre apparecchi che hanno volato di conserva per circa 48 ore da Ismailia (Egitto) a Darwin (Nord Australia), coprendo una distanza di 11.523 km e battendo di 1375 km il primato precedente, stabilito da un apparecchio russo nel luglio dello scorso anno.

La cronaca del triplice volo è stata sufficientemente descritta dalla stampa quotidiana, perchè sia il caso di ripeterla qui. E' tuttavia doveroso ricordare i nomi dei piloti, comandanti dei tre apparecchi, che fra il 5 eil 7 novembre u. s. hanno recato all'aviazione inglese una così bella vittoria. Essi sono: R. Kallet, V. Hogan e N. Combe, e tutti e tre furono coadiuvati nella loro fatica da un secondo pilota-ufficiale di rotta e da un marconista-motorista.

Gli apparecchi impiegati furono tre Vickers Wellesley, monoplani monomotoi a carrello retrattile, di costruzione interamente metallica. Gli Inglesi hanno voluto mettere ben in rilievo il fatto che i tre apparecchi non furono particolarmente concepiti per il primato, ma appartengono a un tipo militare che equipaggia normalmente le loro squadriglie per la ricognizione e il bombardamento lontani. Il fatto è sempre degno di nota, anche se gli apparecchi del primato hanno in realtà subito notevoli modifiche rispetto al tipo standard, come ad esempio lìabolizione dei serbatoi esterni, collocati sotto le ali e destinati a contenere le bombe, e la sostituzione del motore, di cui faremo un cenno più avanti.

La caratteristica più saliente del Vickers Wellesley, nella quale va ricercata la ragione della sua elevata capacità specifica di carico, è quella di essere costruito secondo un principio del tutto nuovo nelle costruzioni aeronautiche, e cioè quello della "struttura geodetica". Ideatore del nuovo sistema costruttivo, conosciuto anche sotto il nome di "struttura a paniere" è l'ing. B. N. Wallis, che lo ha sviluppato in collaborazione con i tecnici della Vickers.

In che consiste il nuovo sistema? L'ala, al pari della fusoliera, risulta interamente composta di un certo numero di listelli o elementi di duralluminio di opportuno spessore, destinati a sopportare gli sforzi ripartiti delle varie sezioni, e collegati l'ulo all'altro secondo linee "geodetiche", giacenti sulle superfici da modellare. (A maggiore comprensione del principio, ricorderemo che per linea "geodetica" s'intende la più breve distanza esistente fra due punti su una superfice curva; in altre parole, quella sulla quale spontaneamente giacerebbe una corda elastica tesa fra i due punti), L'intreccio degli elementi così realizzato, e da cui è derivato appunto per similitudine la denominazione di "struttura a paniere", costituisce al tempo stesso lo scheletro resistene e la forma delle ali e della fusoliera.

Una spiegazione grafica della distribuzione degli sforzi in questa struttura è data dallo schizzo riprodotto. [nella pagina è presente appunto un disegno raffigurante una sezione di ala geodetica, che purtroppo non sono riuscito a riportare].

Sullo scheletro così ottenuto, è poi incollato il rivestimento in tela, che completa opportunamente le superfici, conferendo loro l'aspetto levigato richiesto dalle esigenze di buona penetrazione aerodinamica.

Sono intuitivi i vantaggi derivanti da questo tipo di struttura. E' ottenuta anzitutto la possibilità di collocare il materiale lavorante il più lontano possibile dall'asse neutro, vale a dire nelle condizioni di più alto rendimento del lavoro di resistenza alle barie sollecitazioni;ciò che consente, come conseguenza, di realizzare strutture relativamente assai leggere. E' offerta, inoltre, la completa utilizzazione dell spazio interno delle ali e della fusoliera, risultando esse totalmente cave.

Questa possibilità è stata utilizzata nel volo-primato per la intallazione dei serbatoi supplementari per il carburante, che hanno così avuto a loro disposizione uno spazio che mai avrebbero trovato in un aeroplano costruito secondo la tecnica tradizionale, poggiante su strutture costituite da longheroni e centine. Alla partenza da Ismailia, i tre aparecchi possedevano in effetti l'eccezionale rapporto di 2,4 fra pero totale e peso a vuoto, ciò che significa che il peso del carburante caricato era quasi una volta e mezzo il peso di tutto l'apparecchio.

Il motore era un Bristol Pegasus XXII di 28,7 litri di cilindrata, con grado medio di compressione, della potenza di 840 HP a 1320 m di quota e 1010 HP al decollo, provvisto di carburatore Claudel-Hobson con regolatore automatico di miscela. Il carburante impiegato era costituito di una miscela di benzina avio antidetonante, a numero 100 di ottano. Un'elica metallica tripala a passo variabile a numero di giri costante ha consentito la migliore utilizzazione del motore in ogni condizione di volo.

Il decollo dalla pista di Ismailia è avvenuto agevolmente in poche centinaia di metri con un peso totale di 8618 kg contro 4990 kg che rappresentano il peso del Vickers Wellesley normale. Le dimensioni dell'apparecchio sono: apertura alare, 22,4 m; lunghezza, 11,9 m; altezza, 4,5 metri.

Durante il volo fu mantenuta la velocità media di 240 km/h, che era risultata nelle prove come la più conveniente, dal punto di vista dell'economia del carburante. L'apparecchio può però raggiungere nel tipo standard la velocità massima di 338 chilometri orari.

Gli apparecchi del primato erano muniti di pilota automatico, e i componenti degli equipaggi vestivano speciali combinazioni termiche loro lasciavano libero ogni momento nell'interno della fusoliera. La navigazione fu compiuta appoggiandosi alle stazioni radio a terra e ad alcune navi dislocate nel mare Arabico, nel golfo di Bengala e nel mare di Timor. A bordo esistevano tuttavia gli strumenti necessari per la navigazione astronomica.

[Hobo]

Non conoscevo questa storia, grazie.

Però mi ricordavo del Wellingtong, sempre della Vickers. Anche lui era costruito in struttura geodetica. Il vantaggio era l'estrema robustezza. Da quello che so però era un tipo di configurazione che mal si adattava quando si trattava di aprire varchi o aperture nella fusoliera, come portelloni o torrette.

 

[cap.med.cpl.]

fu una struttura che non ebbe molto seguitò però. Come se la cavava ad incassare colpi?

Modificato 29 Giugno 2010 da cap.med.cpl.

[Hobo]

Credo che nella struttura geodetica i danni rimangono limitati solo localmente, in quanto le sollecitazioni derivanti dalla perdita di una certa area verrebbero divise su tutta la struttura rimanente quindi la cosa può sopportare danni veramente considerevoli perchè è come se riguardassero solo il punto dove il danno avviene, almeno credo, quindi l'aereo è robustissimo.

L'unica cosa è che semmai una volta costruito rimane quello. Se si vogliono fare modifiche infatti bisogna riprogettare tutto.

Questo qua ha perso quasi tutto il cono di coda e parte della base della deriva (non oso pensare che fine avrà fatto il mitragliere caudale con tutta la sua torretta poveraccio...), ma la deriva non si è strappata, l'aereo non si è aperto ed è riuscito a tornare alla base. La sola cosa che si è strappata è tutto il rivestimento

 

Modificato 29 Giugno 2010 da Hobo

[vonparrish]

Per un bombardiere in effetti tale tipo di struttura sembra ottimale. Forse hanno smesso di produrla perchè troppo costosa o perchè realizzare un aereo con tale struttura richiedeva più tempo del normale o mano d'opera più specializzata. Effettivamente la struttura geodetica sembra precchio complessa. Personalmente credo che uno degli svantaggi della struttura geodetica consisteva nel fatto che rendeva difficile la manutenzione di alcune parti del velivolo e forse la sostituzione di componenti danneggiate. Non sono un tecnico però magari funzionava all'esatto opposto.

[Hobo]

Da quello che c'ho capito io è il contrario: la struttura geodetica è tra le più economiche e tra le più semplici da realizzare, inoltre garantisce grande robustezza e grande spazio all'interno (veniva dai dirigibili). Probabilmente l'hanno accantonata perchè non era "flessibile", cioè non permetteva all'aereo di essere modificato e sviluppato perchè una volta progettato rimaneva quello e per una nuova versione bisognava rifare tutto.

Modificato 30 Giugno 2010 da Hobo

[sorciverdi58]

Hobo, effettivamente, hai ragione tu: il vero problema consiste nell'eventuali modifiche strutturali, successive all'originario progetto.

[vonparrish]

Caspita. Tutto avrei pensato tranne che fosse più facile da costruire.. Da profano della tecnica, vedere una struttura così intricata mi faceva pesare ad una difficoltà maggiore nella costruzione. Eheheheh ho fatto una figuraccia

[Hobo]

Non è intricata: sono solo tanti triangoli che si intersecano, con le basi ed i vertici che finiscono su linee di forza orizzontali. I vertici di tutti i triangoli giacciono tutti su una sfera.

Ho letto che la sfera geodetica è la sola struttura conosciuta che più diventa grande più diventa resistente.

 

 

Modificato 30 Giugno 2010 da Hobo