Parametri agilità-manovrabilità

[Filo]

Ciao a tutti,

quali sono i parametri per giudicare l'agilità-manovrabilità di un aereo? Velocità di rollio, velocità di salita, rapporto peso/spinta, superficie alare...?

Quali sono gli aerei più agili, anche tra quelli del passato?

[Flaggy]

La manovrabilità è la capacità di controllare la traiettoria di volo, la velocità e l'altitudine di un aereo.

La maneggevolezza o agilità è invece una misura della velocità con cui un velivolo è in grado di manovrare.

L'agilità è determinata da una combinazione di prestazioni e di qualità di manovra dell'aeromobile. Il rapporto spinta / peso e la potenza di controllo (in pratica le forze e i momenti che le superfici di controllo sono in grado di realizzare) sono indici della rapidità di manovra dell'aereo.

Velivoli instabili con una distribuzione di massa vicina al baricentro e superfici di controllo lontane da esso tendenzialmente sono molto reattivi e veloci a compiere le manovre. EF-2000, F-22 ed F-35 ne sono un esempio. Aerei come il SU-27 o il Mig-29 hanno invece un'aerodinamica molto raffinata e risultano estremamente manovrabili, ma le masse molto distanti dal baricentro (fusoliere allungate e configurazione dei motori distanziata) li rendono magari un po' meno reattivi.

Una volta era molto di moda quantificare l’energia di manovra di un velivolo con un singolo numero detto SEP o specific excess power.

SEP=V(T-D)/W

Dove:

V=Velocità

T=Spinta

D=Resistenza

W=Peso

In sostanza è la potenza disponibile meno quella necessaria divise per il peso.

Inutile dire che più alto è il suo valore meglio è sia per la maneggevolezza che per la manovrabilità, anche se quel numero non dice tutto.  Il SEP è una misura dello stato energetico di un velivolo. L’eccesso di potenza disponibile può essere convertito ad esempio in un incremento in quota o in una virata. Anche a parità di SEP un velivolo potrà essere più efficace a guadagnare quota e un altro a eseguire una virata piuttosto che un’altra manovra.

Il SEP di un F-14A (notoriamente pesante e con scarsa spinta) non è che fosse fantasmagorico nonostante la velocità raggiungibile fosse elevata. Il rischio era quello di perdere energia a seguito delle manovre e l'energia in un dogfight è vita. Al contrario l’F-16 è un velivolo un po’ più lento, ma di solito si combatte i dogfight a velocità transoniche dove la configurazione a bassa resistenza grazie a lerx e superficie alare contenuta, oltre all’eccezionale rapporto spinta/peso fa si che l’F-16 mantenga  il SEP elevato e conseguentemente sia agile e manovrabile.

Una classifica non credo quindi sia possibile, perché i parametri da valutare sono tanti e nemmeno univoci per ciascun velivolo, che a seconda di peso, velocità e quota si comporterà in modo diverso.

[Filo]

Grazie dell'esauriente risposta.

Mi potresti commentare in termini di agilità-manovrabilità l'A4 Skyhawk, il Mirage 2000 e l'L-159 ALCA?

[Flaggy]

Messa così sembra un'interrogazione...Posso chiederti con che criterio hai scelto questi 3?

[Filo]

Ahah! Non ti do il voto,

Sono tre velivoli diversi e con differenti compiti, ero curioso di sapere come si comportano (pregi e deifetti), ma se è troppo complicato rispondere lascia perdere.

[Flaggy]

Certo...

Il Mirage 2000 è un caccia ad elevate prestazioni con ala a delta e intrinsecamente instabile.

L’ala a delta è molto caratterizzante per le sue prestazioni. L’allungamento alare ridotto lo rende molto veloce e reattivo intorno all’asse di rollio, mentre l’enorme superficie alare, legata all’instabilità intorno all’asse di beccheggio, risponde rapidamente all'aumento di incidenza generando elevata portanza che consente ratei di virata istantanei elevatissimi. Purtroppo, come ogni delta puro, l’aumento dell’incidenza necessario, legato alla grande superficie alare, determina un considerevole aumento di resistenza e conseguentemente una perdita di energia nelle manovre prolungate.

Ci sono aerei che teoricamente potrebbero tirare virate a 9G finché non esauriscono il carburante. Ecco, il Mirage 2000 non credo sia tra questi.

Fortunatamente l’accelerazione è molto buona e la velocità perduta si può recuperare.

 

L’A-4 è un velivolo da attacco al suolo, ma se dicessi che è un ferro da stiro significherebbe che mi sono dimenticato che gli americani l’hanno usato per anni come aggressor contro i più blasonati F-14, con spiacevoli risultati per i piloti di questi.

Il geniale Ed Heinemann  pensò a un velivolo estremamente leggero e compatto, tanto da rinunciare alle ali ripiegabili nonostante fosse imbarcato e con un elevato rapporto spinta/peso per trasportare carichi pesanti. In effetti non è un pesante ferro da stiro con queste caratteristiche… Penso quindi che l’ala relativamente tozza e poco allungata consenta ratei di rollio elevati e la comunque generosa superficie alare unita a una configurazione  tradizionale con piani di coda, garantisca una buona potenza di controllo, da cui una elevata maneggevolezza e reattività pur senza avere l’instabilità intrinseca, il fly-by-wire o  il postbruciatore di un caccia, cosa che presumibilmente è penalizzante nel rateo di virata continuo, anche se poteva tirare fino a 8g in virate istantanee.

 

Quanto all’L-159, è basato sulla cellula di un addestratore e si può leggere che è un velivolo tranquillo e prevedibile per quanto mantenga una buona reattività ai comandi.

Vista l’ala dritta a forte allungamento da il meglio di se a bassa velocità, ma non mi aspetto ratei di rollio stratosferici (con quei serbatoi alle tip alari poi…) per quanto la velocità di salita è dichiarata ben superiore a quella dell’A-4, ma comunque siamo su ben alti livelli rispetto a dei veri caccia.

 

Non chiedermi di più perché i pilot report li fanno altri e al limite, con un minimo di intraprendenza, te li dovresti andare a cercare in rete: visti i tanti aspetti da valutare io credo di essermi spinto anche oltre il lecito...

[Filo]

Risposta completa e chiara.

Visto che è venuto fuori l'argomento ne approfitto: come poteva un A4 (semplice e datato aereo da attacco al suolo) dare del filo da torcere ad un F14 (il top o quasi come caccia di quel periodo)?

I serbatoi alle estremità alari sono molto penalizzanti? Mi sembra che adesso nessuno li adotti più.

[Flaggy]

1 ora fa, Filo ha scritto:

come poteva un A4 (semplice e datato aereo da attacco al suolo) dare del filo da torcere ad un F14 (il top o quasi come caccia di quel periodo)?

In realtà la risposta a questa domanda l’avevo anche già data…

L’F-14, la versione A in particolare, era penalizzata dal grande peso e dalla scarsa spinta. Le manovre portavano a perdere energia e l’energia è vita in un dogfight. Il SEP non era appunto tra i suoi punti di forza...

Alla Top Gun, dove usavano l’A-4, insegnavano essenzialmente il combattimento manovrato, dove non conta niente la velocità supersonica e nemmeno radaroni e i missiloni in grado di aprire in due un avversario a 200 chilometri di distanza. Nel dogfight conta tanto l’energia di manovra (o forse contava considerando che ora la tecnologia ci ha messo lo zampino con caschi visore, sensori, contromisure e missili all aspect) e la Top Gun era nata con il preciso scopo di insegnare ai piloti come gestirla, dopo che i sofisticati Phantom se l’erano vista brutta in Vietnam contro i rustici Mig-19 e Mig-17, uno blandamente supersonico e l’altro manco supersonico.

Il dogfight è sempre stato una brutta bestia, perché conta tanto il manico e saper trarre il massimo dalla propria macchina, evidenziando nel contempo i difetti di quella dell’avversario.

L’A-4 andava quindi bene a simulare gli avversari, finché gli avversari veri non hanno cominciato ad essere Mig-29 e Su-27 e finché non sono arrivati gli F-18. A quel punto la vita degli allievi contro gli A-4 è diventata più facile di quanto avrebbe dovuto e così cominciarono ad arrivare gli F-16 a fare il ruolo dei cattivi.

Quote

I serbatoi alle estremità alari sono molto penalizzanti? Mi sembra che adesso nessuno li adotti più.

Penalizzanti? Dipende da che ci vuoi fare...

Se si parla di accelerazione e velocità di rollio, piazzare delle masse lontano dal baricentro non è una gran cosa.

Se però parliamo di resistenza aerodinamica, togliere quella del pilone e mettere una barriera allo scorrimento trasversale dell’aria che provoca i vortici di estremità e altra resistenza allora tanto male non fanno. Se poi liberano piloni subalari per gli armamenti di caduta è un altro vantaggio, come lo è il fatto che mettere delle masse all’estremità dell’ala ne riduce il momento flettente e conseguentemente il peso strutturale.

Sui velivoli da combattimento non li si usa più perché penalizzanti per  l’agilità, perché richiedono una struttura alare atta a reggerli e a resistere a fenomeni aeroelastici (non a caso spesso li si monta su ali dritte e di grosso spessore), perché non sono sganciabili e sicuramente perchè non sono stealth.

Oggi vanno più di moda i serbatoi conformi. Ugualmente non sono sganciabili, ma aerodinamicamente sono eccellenti perché aumentano molto meno la superficie bagnata (pur contenendo più carburante), non penalizzano i ratei di rollio e sono interessanti anche in un’ottica di contenimento della traccia radar.