5^A
Contran Marco – Napolitano Miguel
Le forze
La caduta dei gravi è
dovuta ad una forza che tiene conto dell'attrazione fra due corpi, nel nostro
caso della Terra e dell'oggetto che si lascia cadere. Questa Forza attira tutti
gli oggetti a terra e dunque anche gli aerei. Ma se essi riescono a rimanere
librati in aria vi dovrà essere un'altra forza che bilancia quella di gravità:
questa forza si chiama Portanza (definita
anche come "spinta ascensionale" ovvero come una forza che contrasta
il peso e dunque la Forza di Gravità). Schematizzando le forze e applicandole
ad un corpo, la Forza di Gravità spinge il corpo verso il basso, mentre la sua
superficie tende ad opporsi, ovvero si crea la Portanza, (applicato ad una piuma
diventa visibile in modo macroscopico). Altre due forze sono la Spinta, ovvero la Forza di
traslazione, cioè quella forza che permette al corpo di muoversi, (nel caso di
un aereo si identifica con la spinta propulsiva dei motori, e nel caso del
corpo potrebbe essere la forza del braccio, se immaginassimo di lanciarlo) e la
Resistenza, che nel caso
del nostro corpo è rappresentata dall'aria che si oppone al lancio del grave,
che relativamente a quest’ ultimo non si avverte, ma lanciando la piuma tornerebbe
ad essere rilevabile macroscopicamente e questo perché la piuma risente
dell'opposizione del "muro" d'aria contro cui viene scagliata. Per
rendere l'effetto della Resistenza il meno influente possibile durante il volo,
esiste una scienza, l'Aerodinamica,
che provvede alla minimizzazione di questa Forza.
Le forze che interagiscono durante il volo di un velivolo
sono dunque quattro: Gravità, Portanza, Spinta e Resistenza.
Esse seguono il Terzo Principio della Dinamica:
"Ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria". Per
tanto alla Forza di Gravità si oppone la Portanza e alla Spinta si oppone
L’ Aria è il mezzo in
cui il veivolo si trova immerso e sicuramente ha una importanza
fondamentale perché è ciò che permette il sostentamento del velivolo. Se
parliamo del mezzo, si parla dell'aria e parlando dell'aria si parlerà della
Portanza, in quanto questa forza è generata dal passaggio dell'aria sulle ali.
Questo passaggio è codificato dal Principio
di Bernoulli il quale tiene conto della velocità e della pressione del
flusso, nel caso specifico dell'aereo esso è un flusso d'aria. Tale principio è
rilevabile applicato ad un aereo secondo le modalità di seguito descritte. La
superficie superiore dell'ala è più curva e quindi più lunga di quella
inferiore. Dal momento che l'aereo si muove in aria, essa dovrà muoversi sia
sopra che sotto l'ala nello stesso intervallo di tempo. L'aria che passa sopra
l'ala deve coprire una distanza maggiore e quindi dovrà muoversi più
velocemente dell'aria che passa sotto. In base al Principio di Bernoulli,
questa differenza di velocità crea una pressione maggiore sotto l'ala e una
pressione minore sopra. L'alta pressione sotto le ali genera
Le ali hanno una
grande importanza; sono inclinate verso l’ alto rispetto alla fusoliera, e
formano così un angolo che risulta essere quello con cui l'ala taglia l'aria,
definito con il nome di Angolo di
Attacco (in gergo AdA)
L'inclinazione delle
ali rispetto al corpo del velivolo genera una portanza tanto maggiore, quanto è
maggiore l'AdA. Quando un aeroplano vola parallelo al suolo il suo AdA sarà
basso, mentre durante la cabrata
(manovra di volo che si effettua alzando notevolmente, ovvero
"impennando", il muso dell'aereo) le ali incontrano il flusso d'aria
con un AdA più alto. In definitiva, maggiore è l'AdA maggiore sarà
Quando l'aeroplano
entra in stallo cessa la spinta ascensionale della portanza il che determina il
sopravvento della Forza di Gravità, portando il velivolo a precipitare in
caduta libera.
Altre importanti
considerazioni si possono effettuare in merito alla velocità. Si possono
distinguere due epoche della storia del volo: quella della propulsione a elica
e turboelica e quella della turbo reazione. Nella prima la velocità non arriva
mai a superare la velocità che raggiunge un’onda sonora da noi percepibile.
Tale valore fissato in 340 metri/secondo (
Molto spesso si sente
parlare di Effetto G e ci
chiediamo il significato di tale espressione specialmente nel caso di
"accelerazione G negativa o positiva". Con tale espressione si indica
l'influenza della Forza di Gravità in relazione alla velocità del velivolo.
Come esempio si prenda
un profilo alare piano-convesso, ma ricordiamo che tutte le osservazioni sono
valide anche per gli altri profili alari, ed in particolare per quello concavo-
convesso, tipico delle ali per il Volo Libero.
Profilo alare indica la sezione di un'ala
tagliata longitudinalmente secondo un piano perpendicolare al terreno.
Osservandolo potremo identificare un 'margine anteriore', detto bordo d'entrata (o bordo d'attacco),
ed uno posteriore, detto bordo d'uscita.
La linea immaginaria che collega tali due punti è detta corda alare; nel caso le ali non abbiano una corda alare costante,
ma vadano resitringendosi dal centro all'estremità, esistono ovviamente
numerose corde alari (a seconda di dove si fa la sezione), ma una in
particolare è molto utile per descrive il comportamento dell'ala: si tratta
della corda alare media.
L'ala nel suo insieme è formata da due semiali disposte simmetricamente e dotate di una superficie superiore, o estradosso, e di una inferiore, o infradosso.
L’ apertura alare è semplicemente la distanza (in metri) tra le due estremità alari, mentre la superficie proiettata rappresenta ‘l' ombra’ dell'ala stessa, in assetto di volo, quando il sole è perfettamente perpendicolare alla terra; più tecnicamente è la superficie proiettata su di un piano parallelo alla struttura dell'ala, e si misura in metri quadri.
L'allungamento è il rapporto tra apertura alare al quadrato e superficie proiettata, oppure il rapporto tra apertura alare e corda alare media, ed è un numero assoluto (es. allungamento=8).
Il camber riflette semplicemente la 'bombatura' dell'ala, ma la sua esatta definizione è estremamente complessa: semplificando possiamo dire che i profili sottili hanno poco camber, quelli spessi di più. Inoltre, in relazione al punto di massimo spessore, il camber può essere arretrato o avanzato.
Lo svergolamento alare, infine, indica il
progressivo (e simmetrico) cambiamento dell'angolazione lungo le due semiali:
anticipiamo che deltaplano e parapendio mostrano svergolamenti opposti.
Camber e svergolamento alare (differenti angoli lungo il bordo di attacco).
La figura sottostante
illustra i tre assi attorno ai quali un velivolo può muoversi, nonchè il
corretto nome di questi movimenti: si dice Beccheggio il movimento, sull'asse trasversale (cabra e picchia), Rollio quello sull'asse longitudinale
(inclinazione laterale delle ali), ed infine Imbardata il movimento intorno all'asse verticale (rotazione sul
piano orizzontale).
I movimenti sui tre assi di un'apparecchio in volo.
Se, viaggiando in
automobile, teniamo una mano fuori dal finestrino e perfettamente orizzontale
rispetto al suolo, sentiamo solo un po' di resistenza (che tende a spostare la
mano all'indietro); se invece incliniamo la mano in modo che formi un piccolo
angolo con il piano orizzontale (cioè la direzione del flusso di aria che la
investe), immediatamente sentiamo che la mano viene spostata con energia verso
l'alto e all'indietro. Quel piccolo angolo ha dunque grandi effetti ed è meglio
chiamarlo subito con il suo vero nome: è l'angolo di incidenza.
Diciamo subito che
l'angolo di incidenza, definito come l'angolo formato da corda alare e vento
relativo, è, nei fatti, il principale strumento a disposizione del pilota per controllare
l'apparecchio: che si usi la cloche, il peso od i freni aerodinamici poco
importa; l'angolo di incidenza è il 'signore del volo' ed attorno a lui ruotano
i concetti fondamentali come quello di velocità, di efficienza, di tasso di
caduta, di stallo, eccetera.
Si parla di angolo
formato dalla mano con il piano orizzontale perchè l'automobile viaggia
parallela al terreno ma, nel volo, l'angolo di incidenza è quello che si forma
tra la corda alare media e la direzione del moto (il vento relativo).
L'angolo di
incidenza: un piccolo angolo dai grandi effetti
Se poniamo un profilo
alare, inclinato nel modo giusto (con il giusto angolo di incidenza) in un
flusso d'aria, notiamo che anch'esso (come la nostra mano sporta dall'auto)
tende immediatamente a sollevarsi e a restare indietro. Questo significa che è
entrata in gioco una forza nuova a far sentire il suo effetto: si tratta della forza aerodinamica totale (spesso
abbreviata in FAT, ma detta
anche risultante aerodinamica).
Questa forza nasce da
una differenza tra le pressioni esercitate dall'aria sotto e sopra l'ala.
Proprio come lo stantuffo mobile della scatola di figura 3-
Tale differenza di
pressione dipende dal fatto che, durante il volo (quanto l'ala è investita da
un flusso d'aria) la pressione
sull'estradosso si riduce notevolmente, mentre quella sull'infradosso aumenta
di un poco.
Riduzione della pressione sull'estradosso
I filetti di aria che
investono l'ala sono costretti a dividersi, a livello del bordo di attacco,
passando in parte sopra ed in parte sotto all'ala.
Quelli che passano di
sopra, però, si trovano a dover percorrere una strada più lunga e devono quindi
accelerare. Ma a maggiore velocità corrisponde minore pressione statica, ed
ecco che, sull'estradosso la pressione è, appunto, diminuita durante il volo.
Aumento della pressione sull'infradosso
Dal momento che l'ala
forma un angolo con il vento relativo (angolo di incidenza) una certa quantità
di aria colpirà (sia pur 'di striscio') l'estradosso; in altri termini, l'aria
che colpisce l'estradosso genera una certa quantità di pressione dinamica,
responsabile anch'essa della maggior pressione sull'infradosso.
La differenza totale
di pressione (forza aerodinamica totale) è generata per 2/3 dalla depressione sull'estradosso e per 1/3 dalla sovrappressione
sull'infradosso.
Genesi della Forza
Aerodinamica Totale, che rende possibile il volo.
I quattro parametri
della forza aerodinamica totale:
Punto di applicazione: benchè tale forza si generi su tutta la
superficie alare, è utile fare una di 'media' cosiderandola applicata in un
solo punto, posto sulla linea di incontro tra le semiali. Questo 'punto
convenzionale' è detto centro di spinta.
Intensità: come vedremo, l'intensità della forza
aerodinamica varia soprattutto in relazione all'angolo di incidenza ed alla
velocità.
Direzione: la forza aerodinamica totale si sviluppa su
una retta perpendicolare alla corda alare.
Verso: essa è diretta verso l'alto e all'indietro
(rispetto alla direzione del moto).
Dal momento che la
forza aerodinamica totale può essere arbitrariamente scomposta in due forze
distinte tra loro, scomponiamola secondo due assi molto particolari:
l'asse del vento relativo
(cioè quello che individua la direzione del moto)
l'asse a questo
perpendicolare.
Le due forze che
otteniamo sono le componenti della forza aerodinamica totale e sono quindi
indissolubilmente legate tra di loro, essendo entrambe derivanti dalla
differenza di pressione che si origina tra infradosso ed estradosso: stiamo
parlando della portanza e della resistenza.
Qualsiasi cosa si
muova nell'aria, produce inevitabilmente della resistenza, ma solo ciò che vola
produce portanza; si possono quindi fare esempi di resistenza senza portanza
(un sasso in caduta libera) ma non di portanza senza resistenza.
Se il nostro profilo
ideale, una volta posto in movimento con il giusto angolo di incidenza, fosse
governato dalla sola forza aerodinamica, continuerebbe a spostarsi verso l'alto
fino a sparire nella stratosfera in breve tempo. Come ben sappiamo, esiste
invece un'altra importantissima forza: la forza di gravità o, se preferite, il peso. Anche il peso si considera applicato al centro di spinta,
solo che, se la forza aerodinamica porta un oggetto verso l'alto, il peso porta
verso il basso; se, rispetto alla direzione del moto, la forza aerodinamica è
diretta anche all'indietro, il peso è diretto anche un poco in avanti (verso la
direzione del moto). Quando forza aerodinamica e peso si controbilanciano
perfettamente (e non interviene nessun altro tipo di forza), l'ala vola (plana)
in modo rettilineo ed uniforme.
Anche la forza peso
può essere scomposta lungo due assi (si tratta degli stessi assi già
considerati in precedenza). Compaiono allora due "nuove" forze: la
prima, diretta nel senso del moto (o, se preferite, del vento relativo) prende
il nome di trazione (o spinta)
mentre la seconda, diretta verso il basso e leggermente all'indietro, è detta peso apparente.
Questa scomposizione
di forze porta a capire che nel volo planato uniforme la trazione è una componente del peso e
si forma soltanto se l'ala si muove secondo una traiettoria discendente, più o
meno inclinata.
Nel volo motorizzato,
invece, la spinta deriva dal motore
e l'ala può volare secondo una traiettoria orizzontale o in salita.
Nel concetto di
trazione (o spinta) è insito quello di dispendio energetico. I motori
forniscono spinta consumando carburante. Ciò che è meno intuitivo è che anche i
veleggiatori sfruttano motori e carburante: infatti la quota di inizio volo (o
meglio il dislivello tra decollo ed atterraggio), che rappresenta l'energia
Potenziale da spendere durante il volo, viene raggiunta a mezzo di motori (gli
alianti sfruttano il motore del velivolo trainante, i deltaplani ed i
parapendio il motore della macchina con la quale raggiungono il decollo. In
pratica la principale differenza tra questi ultimi veivoli e gli aeroplani è
che questi producono energia (e consumano carburante) durante le diverse fasi
di volo, mentre gli altri consumano carburante per 'accumulare' energia -la
quota- da spendere poi durante il volo (l'esempio classico è una planata in
aria calma). I veleggiatori, una volta in volo, possono guadagnare ulteriore
quota (quindi aumentare la propria energia Potenziale), solo prendendo energia
all'ambiente, sfruttando quella presente nei movimenti ascendenti delle masse
d'aria.
Le due forze che compongono la F.A.T. (portanza e resistenza) sono, nel volo planato uniforme, in perfetto equilibrio con le due che compongono il Peso (peso apparente e trazione).
Volo planato uniforme: l’ equilibrio delle forze
Se forza aerodinamica
e peso sono esattamente bilanciati, saranno esattamente bilanciate (a due a
due) anche le loro componenti. Se questo equilibrio si verifica volando a
Per semplicità, tutte
le quattro forze si considerano applicate in un solo punto, il centro di spinta.
Ora che abbiamo
identificato le due forze in gioco nel volo planato uniforme, approfondiamo la
loro conoscenza esaminandole singolarmente.
Un’ala in moto genera
sempre resistenza. Anche in questo caso, infatti, è possibile avere resistenza
senza portanza (stallo), ma mai
portanza senza resistenza.
L'aria che ci
circonda, leggera ed impercettibile, cambia completamente quando viene
attraversata ad alta velocità: diviene allora densa, quasi solida, e
rappresenta il principale problema al conseguimento di nuovi record di
velocità. E' dunque intuitivo affermare che la resistenza totale cresce al
crescere della velocità. La resistenza totale è dovuta al sommarsi di tre tipi diversi di resistenza.
Si tratta di:
resistenza di forma
resistenza di attrito
resistenza indotta.
Come suggerisce il suo
nome, essa dipende dalla forma del profilo esposto al vento (un aliante espone
una superficie molto maggiore rispetto ad un MIG ed ha quindi una resistenza di
forma molto superiore).
Nel volo libero l'
imbrago, lo stesso pilota e la caveria contribuiscono in modo sostanziale ad
aumentare la resistenza di forma (Fig. 3-12).
Tuttavia, la
resistenza di forma è poco importante
alle basse velocità, mentre diventa la principale fonte di resistenza alle alte velocità, per questa
ragione la resistenza di forma è il primo problema per chi produce apparecchi
ad alta velocità, mentre può essere quasi ignorata da chi progetta apparecchi a
bassa velocità.
Resistenza di forma: cresce al crescere della velocità ed è proporzionale alla superficie esposta al vento relativo.
È la resistenza dovuta
all'attrito dell'aria sulla superficie della vela. Si penserebbe quindi che una
vela perfettamente liscia generi meno resistenza di attrito di una ruvida.
L’ aria non scorre
affatto sulla vela, ma forma piuttosto un sottilissimo cuscinetto solidale con
il movimento dell'ala. La restante aria scorre sopra questo cuscinetto,
incontrando meno attrito di quanto ne incontrerebbe scorrendo su di una
superficie 'solida', per quanto liscia (Fig. 3-13).
La resistenza di
attrito, tuttavia, è di gran lunga la meno rilevante, specie alle nostre velocità.
Resistenza di attrito: alle nostre velocità ha un effetto trascurabile.
È il principale
problema da superare per i progettisti di apparecchi a bassa velocità (come le
ali da Volo Libero).
Un esempio lo porta
il transatlantico: nella sua scia si
notano enormi mulinelli di acqua. Per mettere in movimento quelle tonnellate di
liquido è stata evidentemente 'spesa' una grande quantità di energia (e dunque
di carburante).
I mulinelli sono il segno evidente della resistenza indotta
e sono anche il segno dei limiti progettuali: un progetto 'ideale' non
produrrebbe alcun mulinello, ma convertirebbe in 'avanzamento' tutto il carburante
(o qualsiasi altra forma di energia) disponibile.
Similmente, nel volo,
la resistenza indotta deriva dalla formazione, nella scia di volo, di vortici, o più in generale, di
movimenti turbolenti dell'aria, non
desiderati ma inevitabili: è infatti la differenza di velocità tra
l'aria che scorre ventralmente ad un'ala e quella che scorre sull'estradosso a
generare tali vortici.
Si distinguono i
piccoli vortici centrali
(presenti lungo tutto il bordo di uscita dell'ala) ed i grandi vortici marginali (che si formano dietro e lateralmente
alle estremità alari). La resistenza indotta è per noi di gran lunga la più
importante poichè la sua influenza è massima alle basse velocità, mentre
diviene, via via, meno importante alle velocità maggiori.
A bassissime velocità
proprie del Volo Libero, la resistenza di forma conta poco, quella di attrito
ancora meno, mentre quella indotta è l’ unico problema per progettisti e
costruttori.
La resistenza totale
(formata dalla somma delle tre resistenze parziali) è comunque la componente della forza aerodinamica totale
che si oppone all'avanzamento; come vedremo, a parità di altre
condizioni, essa varia al variare dell'angolo di incidenza.
Resistenza indotta: è massima alle basse velocità.
La portanza riconosce
una sola origine e può essere definita come la componente della forza aerodinamica totale che si oppone alla caduta.
E’ la forza che consente di 'star in aria' a tutto ciò che vola (con
l'eccezione di areostati e mongolfiere che, invece, 'galleggiano' nell'aria).
Anch'essa varia, al variare dell'angolo di incidenza.
Come sappiamo il peso
è l'espressione della forza di gravità, ed è quindi sempre rivolto verso il
centro della terra.
Nel volo uniforme esso
è inferiore al peso reale ma alcune manovre (virate strette, brusche cabrate
dopo una picchiata) possono innalzarlo notevolmente.
Il peso apparente
viene comunque definito come quella componente
del peso reale che, durante il volo planato uniforme, 'tira' verso il
basso e leggermente all'indietro, opponendosi
alla portanza ed equilibrandola perfettamente.
La trazione che deriva
da un piano inclinato è molto nota: lasciando un’ auto parcheggiata in discesa,
senza i freni ben tirati, si potrà notare ovviamente che la stessa inclinazione
del terreno trasforma il peso dell'auto in trazione: la macchina si muove verso
la discesa senza spinte ma per la sola inclinazione del terreno. Se le auto
fossero due, una vuota ed un'altra a pieno carico, noteremo che la seconda
parte molto più decisa e raggiunge una velocità maggiore in meno tempo: in
altre parole il peso si trasforma in
spinta nella macchina vuota, ed il maggior peso si trasforma in maggior spinta nella macchina piena.
La trazione è dunque
la componente del peso, diretta
nel senso del moto, che opponendosi ed
equilibrandosi alla resistenza, ci permette di avanzare su un piano
inclinato.
Le velocità nel volo planato uniforme
Un velivolo ben
equilibrato, quando lasciato libero di planare in modo stabilizzato (in aria
calma) senza che gli vengano impartiti comandi, volerà con un angolo di
incidenza determinato dalle sue caratteristiche strutturali e di regolazione:
esso scenderà, pertanto, secondo un piano inclinato costante, ad una velocità
altrettanto costante; tale velocità, che varia da apparecchio ad apparecchio, è
detta velocità di TRIM (o di
regolazione).
Aumentando l'angolo di
incidenza, l'ala rallenta, fino a raggiungere la velocità di minima caduta: in aria calma e a parità di quota
questa velocità è quella che ci permette di stare in aria più a lungo.
Aumentando
ulteriormente l'angolo di incidenza, si supera quello critico di stallo (in
termini meno tecnici si può dire che la velocità è scesa al di sotto della velocità di stallo) e l'apparecchio
non vola più.
Velocità di massima efficienza
Se invece, partendo
sempre dalla velocità di TRIM, riduciamo l'angolo di incidenza, l'apparecchio
accelera, fino a raggiungere la velocità
di massima efficienza: è questa la velocità alla quale diviene ottimale
il rapporto tra caduta ed avanzamento, in altri termini, in aria calma, è la
velocità che ci permette di andare più
lontano.
Picchiando
ulteriormente (riducendo ancora di più l'incidenza) la traiettoria diviene
molto ripida, e si viaggia alla velocità
massima raggiungibile in sicurezza.
Il parapendio rappresenta a questo proposito un'eccezione:
esso, infatti, quando lasciato volare senza nessun intervento del pilota,
procede ad una velocità vicina a quella massima raggiungibile. Tutte le altre
velocità vengono quindi raggiunte incrementando l'angolo di incidenza
(rallentando sempre
di più l'ala stessa): si incontreranno comunque, nell'ordine, la velocità di
massima efficienza, quella di minima caduta e quella di stallo.
Tempi di volo e distanze compiute volando alle diverse velocità.
Velocità
relativa all' aria o al suolo
Tutte le osservazioni
fatte in tema di velocità assumevano un'aria completamente calma; la velocità
dell'apparecchio rispetto all'aria e la sua efficienza, coincidono con la
velocità al suolo e con la efficienza-suolo.
Si hanno dei
cambiamenti in presenza di movimenti
orizzontali (vento) o verticali (ascendenze o discendenze) dell'aria.
Se si vola
controvento, la massima efficienza rispetto al terreno verrà ottenuta aumentando la velocità, tanto di più
quanto maggiore è il vento frontale; è infatti evidente che, se la velocità di
massima efficienza del nostro apparecchio in aria calma è pari a
La polare dei
deltaplani (specie di quelli meno avanzati) è tale per cui ad alte velocità la
traiettoria di volo diviene molto ripida (aumenta la componente di discesa):
quando l'anemometro segna una velocità di
In presenza di una
massa d'aria discendente valgono considerazioni analoghe; anche in questo caso
è necessario accelerare in modo
direttamente proporzionale alla discendenza incontrata, ricordando anche in
questo caso i problemi connessi con un aumento della velocità di discesa. In
tal modo, oltre a migliorare l'efficienza-suolo, si ridurrà anche il tempo di
permanenza nella zona di discendenza.
In presenza di vento a
favore la velocità di massima efficenza-suolo si avvicina a quella di minima
caduta: più a lungo restiamo in volo all'interno di una massa d'aria che
avanza, maggiore sarà la nostra efficienza riferita al suolo.
Anche in questo caso
la velocità teoricamente migliore è quella di minima caduta, in modo da permanere nella ascendenza e di salire
con il migliore tasso possibile.
Lo sfruttamento delle
ascendenze, infatti, prevede la capacità di compiere virate ben coordinate alla
velocità di minima caduta, restando all'interno della massa d'aria che sale.
Abbiamo visto che,
all'aumentare dell'angolo di incidenza, aumentano sia la portanza che la
resistenza fino al punto in cui i valori sono al massimo. In questa situazione
solleveremo un maggior carico volando alla minima velocità. Aumentando
ulteriormente l'angolo di incidenza, la portanza scende bruscamente a valori
nulli. Si verifica cioè uno stallo. Questo fenomeno dipende dal fatto che i filetti
fluidi che passavano veloci sull'estradosso (e che generavano la differenza di
velocità alla base della forza aerodinamica) non riescono più a restare
aderenti all'ala, ma si staccano dal dorso creando vortici che rallentano il
percorso dell'aria stessa: non solo l'aria dorsale smette di essere più veloce,
ma diviene addirittura più lenta. Il distacco dei filetti genera inoltre un
brusco aumento della resistenza che arresta l'avanzamento inerziale
dell'apparecchio. La portanza dunque cade a zero e l'ala non sostiene più. La
forma del profilo alare (camber più o meno accentuato) influenza l'angolo di
attacco al quale si verifica lo stallo. Un camber accentuato consentirà di
volare ad angoli di attacco maggiori: con un'ala di questo tipo è possibile
volare più lentamente, sviluppando maggior portanza, e quindi con un tasso di
caduta minore. Tutto, però, si paga, ed un'ala più sottile, se stalla prima,
offre però meno resistenza e permette quindi di raggiungere velocità massime
più elevate.
Lo stallo si verifica quando i filetti fluidi perdono la
loro aderenza e si distaccano dall'estradosso.
Il recupero da una posizione di stallo richiede una quota anche notevole (maggiore in seguito a stallo dinamico).
Il recupero da uno
stallo richiede, senza eccezioni, una perdita
di quota: è infatti necessario, prima di poter nuovamente pilotare
l'ala, che questa riprenda a sviluppare portanza. Gli apparecchi da Volo Libero
(deltaplano o parapendio), sia pur in modo molto differente, tendono a
recuperare da soli, perdendo però alcune decine di metri.
È facile intuire che
uno stallo a bassa quota (sia subito dopo il decollo, che in volo vicino ad un
pendio, che in fase di atterraggio) risulta estremamente pericoloso: per tale
motivo tutte le manovre di pilotaggio devono essere sempre compiute con una sufficiente riserva di velocità
quando siamo vicino al suolo.
Lo stallo dinamico
sembra fatto apposta per ricordarci che, contrariamente alle apparenze, la pura
velocità non è direttamente collegata allo stallo stesso, che dipende invece dal superamento dell'angolo di incidenza critico.
Requisiti
indispensabili perchè si generi uno stallo dinamico sono due: elevata velocità
(ciò che rende praticamente immune il parapendio a questo fenomeno) e brusco
aumento dell'angolo di incidenza oltre il valore critico di stallo.
Se un velivolo sta
scendendo con un angolo di attacco molto piccolo (e quindi ad elevata velocità,
lungo una traiettoria molto ripida) e, improvvisamente (senza alcuna
gradualità), il pilota imprime una energica cabrata superando l'incidenza
critica di stallo, l'apparecchio non reagisce risalendo, ma spancia perdendo quota e non è più
governabile fino a che non torna a volare (sviluppare portanza).
Attenzione però: la
quota persa durante uno stallo dinamico è almeno doppia rispetto a quella persa dopo uno stallo
"normale".
L'arrivo del
parapendio ha costretto coloro che si occupano di aerodinamica ad affrontare lo
stallo paracadutale. Esso rappresenta un passaggio dal volo veleggiato a quello
paracadutato; i vecchi paracadute della seconda guerra mondiale ed i paracadute
di emergenza per il volo libero sono sempre
in stallo paracadutale: essi non sviluppano alcuna portanza, ma frenano
la caduta generando soltanto una forte resistenza. Dal momento però che il
parapendio è concepito per volare, lo stallo paracadutale non è il modo
migliore di scendere e, anzi, comporta rischi connessi con la elevata velocità
verticale che si determina.
Carico
alare e fattori di carico
Il carico alare è semplicemente il numero di Kg che ogni metro quadrato di vela deve "portare in volo". Per conoscerlo esattamente è dunque sufficiente dividere il peso complessivo della "macchina volante" (pilota+imbrago+ala) per la superficie proiettata. I grandi carichi alari sono tipici dei velivoli estremamente veloci: è infatti necessaria un bella velocità per sviluppare una portanza dell'ordine dei quintali per mq, il tipico carico alare di un jet da combattimento.
I piccoli aerei da
turismo, ben più lenti, volano con carichi alari di 50-80 Kg/mq. Non ci
stupiremo, dunque, di trovare i lentissimi deltaplani e gli ancor più lenti
parapendio ai livelli minimi della scala, con circa 8 e 4 Kg/mq
rispettivamente.
La aerodinamica
classica insegna che un maggior carico alare protegge dalle turbolenze (un volo in turbolenza su un DC10 senza
passeggeri sarà più "duro" di un volo sullo stesso apparecchio a
pieno carico). Tuttavia, proprio per la loro notevole lentezza, le ali da Volo
Libero risentono meno della turbolenza rispetto a quanto questa regola
lascerebbe supporre: essi, anzichè attraversarla in linea retta, subendone le
enormi sollecitazioni, seguono la turbolenza (ne vengono trasportati) e questo
riduce molto gli effetti negativi.
D'altro canto sono
proprio la lentezza ed il basso carico alare delle ali del deltaplano che ne limitano l'impiego a condizioni
meteorologiche "tranquille".
Vi sono due modi per
variare il carico alare, volando con una stessa ala: aggiungere peso
(zavorrare, trasportare un passeggero) determinando un aumento di carico "costante"
e compiere manovre che inducono un aumento
"temporaneo" del carico.
In questo caso
l'aumentato carico fa sentire i suoi effetti durante tutto il volo. La
aerodinamica insegna che, su un'ala ideale (che non flette), il maggior carico
alare ha l'effetto di innalzare tutta
la gamma delle velocità, mentre non cambiano gli angoli di incidenza.
Per capirci facciamo un paio di esempi.
Angolo
di incidenza e velocità di stallo
Supponiamo che un'ala
possa volare (sia pur pericolosamente vicina allo stallo) con un angolo di
incidenza pari a 27 gradi. Tale angolo non varia al variare del carico alare,
ma varia invece la velocità alla
quale il mezzo vola con questo angolo di incidenza: quando l'ala è poco
caricata volerà (tenendo l'incidenza a 27 gradi) a
Supponiamo che la
nostra ala ideale (che non flette) abbia un' efficienza massima di 8:1; questo
significa che, volando con un angolo di incidenza opportuno (ad esempio 16
gradi), è possibile, in aria calma, avanzare di
Non è molto corretto
parlare di "velocità di stallo" o di "velocità di massima
efficienza": il valore esatto di tali (e delle altre) velocità dipende dal
carico. Molto più esatto è il riferirsi a qualcosa che rimane costante,
indipendentemente dal carico, e cioè all'angolo di incidenza.
Un discorso differente
deve essere compiuto per le variazioni temporanee
del carico alare che conseguono a manovre particolari. Quando un’ ala vola in
volo planato uniforme e trasportando un carico "normale" (cioè
compreso nei carichi indicati dal progettista), si dice che essa sta volando ad
1G. In altri termini, la forza
peso che grava sulle ali e sulla struttura è soltanto quella dovuta alla forza
di gravità (da cui G, appunto). Immaginiamo ora che il nostro pilota compia una
ripida picchiata e, subito dopo, una cabrata, graduale ma decisa. Esso compirà
una traiettoria circolare, su un piano verticale. Ebbene, per qualche istante
il nostro pilota è sottoposto anche ad una forza centrifuga (apparente), che si somma a quella di gravità. Il
suo peso apparente dunque aumenta, e può perfino raddoppiare o triplicare,
giungendo a 2 o
Biconvesso simmetrico. Adatto per timoni e piani quota. Viene usato
anche per ali di particolari velivoli. Portante ad incidenza superiore a 0.
Unico profilo ad avere un equilibrio indifferente (vedasi dopo).
Biconvesso
asimmetrico. Lievemente portante
anche ad incidenza 0. Di per sè instabile. È il profilo più diffuso tra i
moderni aerei subsonici
Piano convesso. Alquanto portante ad incidenza 0. Usato un
tempo sugli aerei. Prezioso in campo modellistico per la sua praticità.
Intrinsecamente instabile (vedasi dopo).
Concavo - Convesso. Portante ad incidenza 0. Utilizzato
moltissimo su modelli di veleggiatori. Instabile, alta portanza e buna
efficenza, adatto a basse velocità.
Autostabile. Di ridottissimo impiego pratico, tanto su aerei veri
come su modelli. Serve per aerei "Tuttala" (senza fusoliera e
stabilizzatori). Ha un assetto stabile.
Un velivolo,
nell'aria, oltre che traslare, può ovviamente ruotare attorno ad ognuno dei
suoi tre assi. Vengono chiamati asse longitudinale quello da muso a coda, asse
trasversale quello da estremità alare ad estremità alare, asse verticale,
ovviamente riferito all'aereo, il terzo asse.
Si dividono in tre
categorie per quanto riguarda lo spessore (sottili, semispessi e spessi) ed in
cinque categorie (di nostro interesse) per quanto riguarda la forma.
Si chiamano profili
sottili quelli per i quali il rapporto tra il massimo spessore e la corda non
supera 0,07
Si chiamano semispessi
quelli per i quali tale rapporto è compreso tra 0.07 e 0,14
Si chiamano spessi
quelli per i quali il detto rapporto è superiore a 0,14.
Con questo termine si
esprime un fenomeno preciso: il notevole aumento di efficienza che si osserva volando molto vicini al suolo (cosa che ai
veleggiatori accade soltanto in decollo e, soprattutto, in atterraggio).
Se l'efficienza è data
dal rapporto tra portanza e resistenza, due sono le possibilità perchè essa
aumenti: o aumenta la portanza oppure si riduce
L'effetto suolo
"allunga" notevolmente la traiettoria finale durante l'atterraggio.
E’ chiaro da quanto
risulta finora che il progetto aerodinamico dell’ala è di capitale importanza
per il successo di un nuovo aeroplano; da quanto visto deve essere altrettanto
chiaro come le esigenze di carattere aerodinamico devono interfacciarsi ed
armonizzarsi con tutte le altre. Si fa anzitutto presente che nello stesso
ambito aerodinamico giocano esigenze contrastanti: esempio tipico sono le
caratteristiche del profilo che per il volo lento (esigenza: tenere bassa la
velocità minima di volo e quindi avere un elevato coefficiente di portanza)
dovrebbe avere un elevato spessore percentuale ed un elevato inarcamento,
caratteristiche che però sarebbero sfavorevoli nel volo veloce perché
creerebbero elevati valori di resistenza.
Detto questo si
possono descrivere le caratteristiche di un’ala “perfetta”, caratteristiche che
ovviamente non possono coesistere tutte insieme. Un’ala per essere dunque
“perfetta”
Aerodinamica: deve
creare una grande portanza
Aerodinamica: deve
minimizzare la resistenza
Struttura: sotto
l’azione della portanza non deve né rompersi né deformarsi eccessivamente
Aeroelasticità
dinamica: se si innescano oscillazioni esse non devono assolutamente
amplificarsi
Proprietà di massa:
deve pesare poco e non influire in maniera inaccettabile su posizione
baricentro e valori momenti di inerzia
Installazioni: deve
ospitare diverse installazioni agevolmente
Produzione: deve non
essere troppo difficile da costruirsi
Manutentibilità: deve
essere tale da facilitare la manutenzione della struttura e delle installazioni
ospitate
Economia: deve costare
poco
Come detto ovviamente
tutto ciò non può coesistere. Lasciando però perdere gli aspetti non
aerodinamici e tralasciando i complicati progetti di studio del profilo alare
si può notare quanto sia difficile e delicato costruire un’ala a livello
industriale (è opportuno ricordare comunque che oggi nei progetti, mediante
programmi di calcolo di aerodinamica numerica tridimensionale, si procede ad
una definizione integrata di pianta e profili tenendo conto anche delle altre
parti dell’aeromobile quali fusoliera e gondole) analizzando due sole
caratteristiche della pianta alare, quelle fondamentali, ovvero l’allungamento
e il carico alare (peso totale/superficie dell’ala).
Effetti
positivi di elevati valori di carico alare:
Minore resistenza
parassita a parità di forma, peso e pressione dinamica
Minor sensibilità alle
raffiche cioè ai venti ascendenti o discendenti
Minor peso strutturale
dell’ala a parità di peso totale e quindi di portanza in volo rettilineo
uniforme, si ha dunque maggior carico pagante utile
Effetti
positivi di bassi valori del carico alare
Inferiore velocità
minima a parità di coefficiente di portanza
Minor resistenza
indotta a parità di ogni altra grandezza (utile per aerei lenti)
Effetti
positivi di elevati allungamenti
Minore resistenza
indotta e ciò significa minori consumi di carburante specie nel volo lento e
migliori caratteristiche in volo planato
Raggiungimento di alti
valori di portanza con angoli di attacco bassi
Effetti
positivi di ridotti allungamenti
Minor sensibilità al
disturbo di raffiche dato il ridotto valore del coefficiente di portanza a parità di angolo di attacco
Gli allungamenti
ridotti sono gli unici possibili per il volo supersonico
Struttura più leggera
e meno deformabile
Riassumendo aumentare
l’allungamento alare permette alla stessa velocità di interessare una maggior
massa d’aria nell’unità di tempo; ciò ridurrà la resistenza indotta (che
ricordiamo aumenta al diminuire della velocità), ma l’ala sarà strutturalmente
più critica (e quindi più pesante) e con maggior sensibilità alla turbolenza
atmosferica. Dall’altra parte diminuire il carico alare permette , a pari
velocità, di interessare una maggior massa d’aria nell’unità di tempo che
quindi deve essere deflessa di meno: scenderà la velocità minima, l’aereo avrà
minor resistenza indotta, potrà volare più in alto e sarà più manovriero. Ma
l’ala meno carica (e dunque più grande) sarà più pesante, a alta velocità, darà
maggior resistenza di forma e sarà più sensibile alla turbolenza atmosferica.
In conclusione
possiamo dunque affermare che queste brevi considerazioni sulla scelta dei parametri
di progetto dell’ala confermano che un buon progetto deve essere un compromesso
tra le diverse esigenze, non solo quelle aerodinamiche, e che anche
limitatamente all’aspetto aerodinamico caratteristiche favorevoli per le basse
velocità sono controproducenti per quelle elevate e viceversa, richiedendo un
accurato bilanciamento in sede di studio.
Propulsione
I propulsori
aeronautici sono dispositivi capaci di accelerare una portata d’aria M’ da una
velocità iniziale V0 ad una velocità Vf con:
V0 =
velocità di volo
Vf =
velocità con cui l’aria viene espulsa dal propulsore
Per il teorema della
quantità di moto la forza di trazione risulta: T = M’ (Vf-V0)
Notiamo che nella
formula M’ non è una massa ma è una portata d’aria ovvero la derivata della massa
d’aria presa in considerazione nel tempo (volume/tempo).
La spesa energetica è
la quantità i energia utilizzata per muovere l’aeromobile. Come indice si
assume la potenza cinetica conferita all’aria, ragionando, per semplicità, a
punto fisso: Pi = ½ M’ V2
A parità di T si
consuma meno combustibile accelerando poco grandi portate d’aria, così l’elica
consuma meno di un getto a parità di quantità di moto T. Attenzione che però
facendo crescere M’ e riducendo la velocità finale si incorre a due problemi, che
sono l’aumento dell’ingombro frontale e la diminuizione della velocità massima
perché la spinta tende ad annullarsi quando la velocità di volo si approssima a
Vf.
I propulsori si
dividono essenzialmente in due gruppi che sono i motori a getto ed i motori ad
elica.
motore a elica
motore a getto
Nei motori ad elica il
motore dà potenza all’elica che la trasforma in trazione: i motori per le
eliche possono essere a scoppio oppure a turbina a gas (turboelica, che può
essere mono-albero o bi-albero).
turboelica mono-albero turboelica bi-albero
I motori a turboelica
sono energicamente più convenienti, ma sono inadatti alle alte velocità. Per
ovviare a questo problema si è cercato di ridurre il consumo del turboreattore
(che sfrutta il salto entalpico in ugello per trasformare la potenza in energia
cinetica di efflusso a differenza del motore ad elica che lo sfrutta in turbina
per far girare l’elica) trasformandolo in doppio flusso. Tale propulsore viene
definito turbo fan.
motore turbo fan
Pensando poi anche ai
vantaggi della soluzione con Vf grande si è sviluppato il
Post-bruciatore AB (after-burner) che consiste in una ulteriore iniezione di
combustibile e una nuova combustione. L’AB può raddoppiare la spinta e la
velocità, ma anche il consumo raddoppia. Può essere applicato a turboreattori
puri e a doppio flusso.
post-bruciatore
|
TIPO MOTORE |
CONSUMO SPECIFICO
Kgcombustibile/(Kgspinta*hora) |
VELOCITA’ MAX (km/h) |
|
Turboelica |
C = 0.3 |
700** |
|
Turboelica 3 alberi |
C = 0.2 |
700** |
|
Turboreattore |
C = 1 |
1300 |
|
Turboreattore + AB |
C = 2 |
3500 |
|
Doppio flusso |
C = 0.7 |
1200 |
|
Doppio flusso + AB |
C = 2 |
2200 |
|
Turbo fan |
C = 0.55 |
1100 |
**limite dovuto all’elica: transonico
alle estremità pale. Il rimedio è l’elica propfan, elica a diametro ridotto con
pale a freccia.
spaccato del motore a getto
ciclo motore a scoppio
ciclo turbina a gas
Vecchier Stefano – Lodone Fabio
I materiali compositi
Un composito è un materiale multifasico, costituito da almeno due distinti costituenti o fasi, che presenta una combinazione sinergica delle proprietà dei singoli costituenti, con un miglioramento complessivo delle prestazioni. Le due o più fasi chimicamente distinte su scala microscopica sono dotate di superfici di separazione (interfacce) nettamente distinguibili. Il costituente continuo, che avvolge la seconda fase e che sovente (ma non sempre) è presente in quantità più elevata, è noto come matrice mentre l'altra fase è detta rinforzo o fibra. Le caratteristiche del composito sono funzione delle proprietà delle fasi costituenti, della loro quantità relativa, della geometria della fase dispersa (forma, dimensione, distribuzione, orientamento).
In base alla natura chimica della matrice, i compositi sì
distinguono in:
·
compositi a matrice polimerica detti PMC
(Polymer Matrix Composite).
·
compositi a matrice ceramica detti CMC
(Ceramic Matrix Composite)
·
compositi a matrice metallica detti MMC
(Metal Matrix Composite)
In base al tipo di rinforzo, si classificano in:
·
compositi rinforzati con particelle
·
pannelli rinforzati con fibre
La più grande porzione del mercato dei compositi coinvolge l'industria dei trasporti (automobili, treni, navi, aerei ed elicotteri), i componenti per l'industria elettrica ed elettronica, le macchine per la produzione industriale ed il settore agricolo, gli edifici, gli oggetti per lo sport ed il tempo libero.
A partire dagli anni '40, componenti in materia plastica rinforzata con fibre di vetro vennero introdotti nell'industria aeronautica e da allora il numero di componenti in composito è cresciuto vertiginosamente, con una sensibile prevalenza nei veicoli militari rispetto a quelli commerciali. Notissimo è il caso del Beach Starjhip, il primo aereo tutto in composito che volò la prima volta nel 1989.
I primi materiali compositi artificiali ad essere estesamente
utilizzati sono stati, nel periodo della 2a
guerra mondiale, i PMC che furono in seguito sfruttati commercialmente per la produzione di imbarcazioni e
poi di componenti per aerei,
autoveicoli, impianti chimici, industria elettronica, per oggetti per lo sport
ed il tempo libero. La creazione dei PMC rese disponibili al progettista materiali di migliorate proprietà meccaniche
e di bassa densità, in grado di
sviluppare proprietà specifiche competitive
nei confronti dei materiali metallici. Tale fattore è di importanza
fondamentale, soprattutto per componenti dell'industria dei trasporti, per i
quali la riduzione di massa si traduce in una maggiore efficienza dei consumi e quindi in un risparmio energetico.
Nel caso dei materiali
ceramici, la produzione dei CMC ha avuto innanzitutto come
obiettivo la riduzione della fragilità intrinseca di questa classe di
materiali, introducendo attraverso la dispersione del rinforzo dei meccanismi in grado di consumare parte
dell'energia della frattura in avanzamento
nel componente. Inoltre, i CMC sono anche stati sviluppati per migliorare la resistenza per applicazioni estreme,
come nel caso
della produzione di utensili da taglio, a velocità di taglio sempre più elevate e permettono di
realizzare componenti in grado
di operare ad alta temperatura ed anche in ambienti ostili, come è il caso dei compositi carbonio-carbonio
("carbon-carbon"), in grado di resistere a temperature superiori a
Nel caso dei materiali metallici, i compositi MMC soprattutto a matrice in metalli leggeri sono in fase di sviluppo ed applicazione, principalmente per componentistica nell'industria dei trasporti: il rinforzo può garantire un aumento della rigidità del componente, a scapito della sua duttilità, ovviamente, ma anche un miglioramento del suo comportamento ad alta temperatura.
La fabbricazione e le
proprietà dei compositi sono influenzate dalle proporzioni reciproche
tra matrice e rinforzo, esprimibili come frazioni in massa od in volume:
|
Frazione in volume di matrice |
Vm=Vm/Vc |
V =
Volume
M = Massa m = Matrice r = Rinforzo c = Composito |
|
Frazione in volume di rinforzo |
Vr =
Vr/Vc |
|
|
Frazione in peso di matrice |
mm = Mm/Mc |
|
|
Frazione in peso di rinforzo |
mr
= mr = Mr/Mc |
ove V è il volume e M la massa, mentre i pedici m, ree rappresentano
rispettivamente la matrice, il rinforzo ed il composito. Si ricordi che la somma delle frazioni in volume o
in massa è pari all'unità.
Compositi rinforzati con particelle
Compositi a particelle disperse sono prodotti con tutti e tre i tipi di matrici: le particelle disperse sono classificabili in funzione della loro dimensione e funzione.
Le matrici polimeriche
sono frequentemente rinforzate con materiali particolati: il NEROFUMO,
costituito da particelle nanometriche ed equiassiali di carbonio, prodotte per combustione di gas naturale o oli in atmosfera debolmente ossidante, è addizionato alla
gomma vulcanizzata per migliorarne la
resistenza a trazione, la tenacità, la resistenza all'abrasione. Per esempio i pneumatici comuni per automobile
contengono dal 15% al 35% di
nerofumo.
Particolari compositi sono i CERMETS (compositi CERamico-METallo), dati dalla dispersione, in una fase metallica, di particelle ceramiche (presenti in percentuali fino ali'80-90%), sfruttati soprattutto per la realizzazione di utensili da taglio. Sviluppi recenti hanno portato a metalli duri a base di vari carburi (di tungsteno, titanio, tantalio) in presenza di cobalto, che è un ottimo legante in quanto forma un film continuo intorno alle particelle di carburo. Con tenori di Cobalto fino a circa il 15%, il Cermet ha ancora comportamento elastico e fragile; per aggiunte più elevate del rinforzo metallico, si ottiene una riduzione della fragilità, ma a scapito della durezza. In conclusione, una dispersione uniforme di particelle ceramiche in una matrice metallica incrementa la rigidità e la resistenza a rottura
Compositi rinforzati con fibre
Tecnologicamente i composti più sviluppati e studiati sono quelli nei quali la fase dispersa è sotto forma di fibre e che si classificano, in base alla dimensione e al rinforzo, in composti a fibre corte o discontinue o a fibre lunghe o continue. Le caratteristiche meccaniche dipendono non solo da dalle proprietà intrinseche delle fibre di rinforzo, ma anche dall’entità ed efficacia di trasmissione del carico applicato alla matrice fibra. Determinante è, ai fini della trasmissione delle sollecitazioni, la natura del legame interfacciale tra fibra e matrice.
Nei composti a fibre il rinforzo fibroso può disporsi unidirezionalmente oppure essere multidirezionale, con disposizione casuale (random) oppure orientato. I composti a fibre discontinue possono prendere un orientamento casuale oppure unidirezionale delle fibre, in funzione delle metodiche produttive.
Composto rinforzato con fibre discontinue:
orientate unidirezionalmente;
(b) ad orientamento casuale (Random)
Nel caso dei materiali a fibre continue, queste possono presentarsi organizzate monodirezionalmente oppure a dar vita a rinforzi multidirezionali, sia casuali che ordinati, ottenuti tessendo le fibre lunghe in intrecci perpendicolari di trama ed ordito, dai più semplici ai più complessi.
Composito rinforzato con fibre continue:
(a) orientate unidirezionalmente;
(b) orientate bidirezionalmente a formare un tessuto
Lo sviluppo dell’intreccio di fili, non solo nel piano come dettato dal comune ordine della trama ed ordito (composti 2D), ma nelle tre direzioni spaziali, permette lo sviluppo di composti rinforzati tridimensionalmente (composti 3D). Nel caso più complesso di un rinforzo organizzato come un tessuto, il modulo nelle direzioni corrispondenti a 0° e 90° (trama ed ordito si intrecciano perpendicolarmente) sarà uguale e massimo, ma sarà minimo in corrispondenza della direzione 45°.
I rinforzi fibrosi si classificano in whiskers, detti più propriamente fili e fibre. Whiskers sono filamenti monocristallini caratterizzati da elevati rapporti lunghezza/diametro. Presentano elevate resistenze, ma il loro uso è abbastanza limitato a causa del loro costo elevato, della difficoltà di disperderli omogeneamente nella matrice a causa della loro tendenza all'agglomerazione, della loro tossicità. Sono sostanze utilizzate nei prodotti whiskers la grafite, il carburo e il nitruro di silicio, l’allumina. I fili sono fibre ad elevato diametro (dell'ordine dei millimetri ), in acciaio, molibdeno, tungsteno, utilizzati ad esempio come rinforzi radiali nei pneumatici o in contenitori ad alta pressione.
Le fibre diffusamente utilizzate come rinforzi nei compositi sono prevalentemente prodotte per sintesi, hanno diametri ridotti (dell'ordine dei micron), possono essere amorfe o policristalline, in genere ceramiche (fibre di vetro o di carbonio, di carburo di silicio d'allumina) o polimeriche (polietileniche, aramidiche).
Si ricorda che una notevole caratteristica dei materiali, soprattutto di quelli fragili, è che una fibra di piccolo diametro è più resistente del materiale massivo: la probabilità di presenza di un difetto critico che possa portare alla propagazione di frattura diminuisce al diminuire del volume di materiale considerato.
Le fibre di vetro sono tuttora i rinforzi più utilizzati per i compositi a matrice polimerica. I compositi a fibre di vetro sono resistenti, di basso costo, elettricamente isolanti e resistenti alla corrosione; gli svantaggi sonorappresentati da un basso modulo, una densità medio-alta, una certasensibilità all'abrasione, un'elevata durezza ed una bassa resistenza a fatica.
Le fibre di vetro si ottengono per fusione delle materie
prime in forni di alta temperatura (1300-
Un rivestimento protettivo (size) viene quindi applicato sulla superfìcie ad ogni singola fibra prima dell'avvolgimento su un rocchetto o della loro unione in fasci (stand, di circa 200 fili l'uno). Fibre corte di vetro si ottengono in continuo tagliando i filamenti continui alla lunghezza voluta.
Le due categorie di fibre di vetro più diffuse sono le fibre E (calcio-alluminosiliciche), e le fibre S, ad alta resistenza (magnesio-alluminosiliciche). Le lettere E e S indicano rispettivamente le caratteristiche di isolamento elettrico e meccaniche (alta resistenza e rigidità).
Fibre di vetro
Di grande diffusione, anche se ancora relativamente costose, le fibre di carbonio sono commercialmente disponibili con una vasta gamma di moduli elastici. Tra i vantaggi delle fibre di carbonio ricordiamo le elevate proprietà specifiche, il ridottissimo coefficiente di dilatazione termica (talora negativo nella direzione assiale, il che consente la realizzazione di compositi a dilatazione zero), la notevole resistenza a fatica.
Gli svantaggi principali sono la bassa resistenza agli urti e l'elevata conducibilità elettrica, oltre al costo che fa sì che vengano prevalentemente sfruttate nell'industria aerospaziale ove il risparmio di massa è considerato parametro più critico del costoso.
Strutturalmente, le fibre di carbonio contengono una miscela di carbonio amorfo e grafitico: la presenza della struttura grafitica è responsabile dell'elevato modulo. Tuttavia tale struttura presenta una forte anisotropia di proprietà, essendo generata da concatenazioni pianari di esagoni di atomi di carbonio, uniti da forti legami covalenti, mentre perpendicolarmente ai piani, il legame tra piano e piano si realizza per deboli interazioni di Van der Waals
La grafite sublima a
Le fibre di carbonio sono ottenute da pirolisi di precursori organici e. recisamente di fibre cellulosiche Rayon, di fibre di poliacrilonitrile PAN oppure di Pece; la qualità delle fibre dipende dal precursore utilizzato.
Le fibre di rayon vengono pirolizzate a 200-400°C: segue il
processo di carbonizzazione (graduale riordino della struttura) e di
grafitizzazione. (sviluppo dei piani ad esagoni di carbonio) ad alta
temperatura. Un incremento del modulo e della resistenza si ottiene per
trazionamento ("stretching") ad alta temperatura (2700-
Il processo PAN è anche in questo caso costituito da tre
stadi. Le fibre di PAN sono dapprima
trazionate per migliorare allineamento molecolare ed ossidate in aria a 200-
La Pece sottoprodotto della distillazione del petrolio,
contiene idrocarburi aromatici ed alifatici ad alto peso molecolare. Essa è
riscaldata a circa
Struttura della grafite
Fibre di carbonio
La possibilità di modificare le tappe del processo produttivo consente di preparare una grande varietà di fibre di carbonio, caratterizzate da particolari proprietà meccaniche.
Le fibre ceramiche sono quelle di Allumina e Carburo
di silicio, particolarmente adatte a creare composti a matrice metallica e
ceramica per applicazioni ad alte temperature. Il loro punto di fusione è
infatti rispettivamente di
Il carburo di silicio è prodotto in tre forme differenti: monofilamenti ottenuti dalla deposizione chimica in fase vapore (CVD), intrecci multifilamento prodotti per melt-spinning di precursori polimerici, filamenti monocristallini, ottenuti da pula di riso.
I monofilamenti vengono prodotti per CVD su un substrato fibroso in tungsteno e carbonio, di diametro in genere variabile tra i 10 e 25 μm. Il monofilamento di carbonio è rivestito da uno strato microscopico di grafite pirolitica per rendere più levigata la superficie e migliorare la conducibilità termica.Si ottengono così fibre di diametro di 100 – 150 μm.
Gli intrecci multifilamento, che contengono fino a 500 fibre
ciascunodi diametro di circa 15 μm, sono prodotti a partire da precursori
polimerici a
Altri prodotti sono le cosiddette fibre Nicalon,
ottenute con un procedimento analogo a quello delle fibre di carbonio. I silani
vengono inizialmente decomposti in autoclave; il melt spinning è seguito da
un'ossidazione in aria a
Le fibre Tyranno
sono ottenute da un processo analogo, ma a partire da un precursore contenente
titanio e contengono fino al 5% in peso di questo elemento. Il diametro medio
di queste fibre è di circa 10 μm.
|
Pannelli in fibre ceramiche |
Fibre Nicalon al microscopio elettronico |
Si producono anche fibre di boro per CVD su un substrato in tungsteno o in carbonio:
2 BC13
(g) + 3 H2 (g) ®
2 B (s) + 6 HC1(g)
Si ottengono filamenti di diametro di circa 50 μm, aventi elevati modulo elastico e resistenza a trazione associati ad una bassa densità. Il relativamente elevato diametro di queste fibre conferisce loro una buona resistenza alla flessione, il che contribuisce allo sviluppo di ottime resistenze a compressione nei compositi rinforzati con queste fibre. Lo svantaggio principale è il costo relativamente elevato. Le fibre di boro possono essere rivestite per CVD con carburo di silicio, per produrre le fibre Borsic, che garantiscono minor reattività nel caso di dispersione in matrice di titanio.
Si producono infine delle fibre organiche di ottima qualità, aventi interessanti proprietà di rigidità e resistenza meccanica: le fibre aramidiche e quelle polietileniche. Anche nel caso delle fibre organiche, come in quello delle fibre di carbonio, le proprietà meccaniche sono fortemente anisotrope: la resistenza è inferiore nella direzione trasversale rispetto all'asse della fibra, il che giustifica la bassa resistenza a compressione dei compositi contenenti tali rinforzi.
Le più diffuse fibre organiche in questo settore sono aramidiche, che possiedono una resistenza a trazione confrontabile o superiore a quella dei fili di acciaio ad alta resistenza ed una particolare stabilità dimensionale a seguito di variazioni di temperatura.
Le fibre para-aramidiche sono delle poliammidi aromatiche per la presenza nella catena di anelli benzenici, che contribuiscono ad un incremento importante della rigidità.
Questi materiali sono utilizzati in molte applicazioni aeronautiche e navali, laddove sono richieste leggerezza, elevata resistenza a trazione ed all'urto. Sono disponibili molte fibre aramidiche commerciali, tra le quali le fibre Kevlar (marchio depositato della Du Pont de Nemours).
Le fibre Kevlar, altamente cristalline, sono prodotte
per trattamento a bassa temperatura (
|
Struttura del kevlar |
Fibre di kevlar |
Le fibre polietileniche hanno una densità inferiore a quella
delle aramidiche e quindi le loro proprietà specifiche sono migliori di quelle
delle fibre Kevlar. Tuttavia il polietilene ha un basso punto di rammollimento
(
II ruolo della matrice nei compositi rinforzati con fibre si può sintetizzare in tre punti fondamentali:
· trasferire le sollecitazioni alle fibre;
· proteggerete fibre dall'abrasione meccanica e da ambienti aggressivi;
· collegare meccanicamente e tenere separate fisicamente le fibre.
Le matrici si distinguono in polimeriche, metalliche e ceramiche; le matrici polimeriche possono essere sia termoplastiche che termoindurenti.
I composti a matrice polimerica
Le resine termoindurenti, in particolare quelle epossidiche
e poliesteriche, sono tradizionalmente i materiali per matrice più
utilizzati, grazie anche alle temperature d'esercizio che possono raggiungere i
I processi per incorporare i rinforzi nelle matrici polimeriche possono essere suddivisi in due categorie:
la matrice ed il rinforzo, continuo o discontinuo, sono trasformati direttamente nella struttura finale;
i rinforzi vengono incorporati nella matrice per preparare lastre che possono essere immagazzinate e successivamente trasformate per produrre strutture laminate, da formare in autoclave o per compressione. In questo caso si parla o di lastre rinforzate o di fogli preimpregnati Prepreg.
I Prepreg sono fogli sottili di fibre impregnati uniformemente di matrice polimerica. Le fibre vengono alimentate da avvolgimenti continui o come tessuti.
Le fibre vengono fatte collimare e vengono impregnate con la
resina matrice. La matrice più utilizzata è la resina epossidica, che nei
prepreg è solo parzialmente stagionata: il completamento della stagionatura
viene eseguito solo quando tali fogli vengono prelevati dall’immagazzinamento
e tagliati nella forma definitiva. Un coltello metallico distribuisce la
resina, omogeneizzandone spessore e quantità sulle fibre. Fibre e matrice sono
trattenute tra due fogli di carta che agiscono da supporto e contenimento. Il
prodotto finale commercializzato arrotolato su supporti in cartone ed in genere
immagazzinato a bassa temperatura, per ridurre le velocità di stagionatura.
Possono essere utilizzate anche altre resine termoindurenti
e matrici termoplastiche; le fibre utilizzate sono quelle di vetro, carbonio,
aramidiche. Lo spessore di questi fogli oscilla tra 0,13 e
Uno dei limiti nell'utilizzo dei compositi a matrice polimerica è la temperatura massima di utilizzo: in tal senso si sta lavorando per introdurre matrici in grado di conservare adeguate resistenze meccaniche a sempre più elevate temperature
I compositi a fibre di carbonio in matrice di resine termoindurenti bismaleidiche (BMI) garantiscono valori di resistenza a flessione. Inoltre le resine termoindurenti presentano un'insita fragilità alla quale si può parzialmente sopperire addizionando alla resina opportune quantità di matrice termoplastica o elastomerica, quali poliarileneteri (PAE), polieterimmidi (PEI), polietersolfoni (PES).
Un'ulteriore difetto delle resine termoindurenti, in
particolare delle
epossidiche è l'assorbimento dell'umidità da parte della resina: tale fenomeno
induce una riduzione sensibile delle proprietà meccaniche del composito,
soprattutto in temperatura.
Le matrici ceramiche possono essere vetrose, vetroceramiche e ceramiche propriamente dette. Le matrici vetrose e vetroceramiche più comuni sono a base di borosilicati e alluminosilicati (litio-alluminosilicati, magnesio-alluminosilicati, boro-magnesio-alluminosilicati). Le matrici vetrose hanno il pregio di essere facilmente lavorabili allo stato di fuso: le preforme fibrose possono essere impregnate dalla matrice allo stato fuso e miscele della matrice fusa con fibre corte disperse possono essere formate per iniezione a caldo.
Nel caso di matrici che debbano essere formate a partire da polveri, la matrice viene mescolata con le fibre corte o utilizzata per impregnare fibre lunghe mediante una sua sospensione stabile in mezzo liquido. La dispersione dei rinforzi corti o particellari avviene più semplicemente, purché si disponga di efficaci metodi di miscelazione. Nel caso di avvolgimenti continui il processo è più complesso.
In seguito, dopo essiccamento, il composito viene
densificato in genere per pressatura a caldo.
Un'altra tecnica è la CVD, che attraverso reazioni che si manifestano in fase gassosa produce la deposizione della matrice solida sul rinforzo fibroso che agisce da substrato: in questa accezione è meglio nota come infiltrazione chimica in fase vapore (CVI), anch'essa utilizzata per la produzione di compositi carbon/carbon.
Infine si utilizza l'impregnazione della preforma fibrosa con un metallo liquido che per successiva reazione con un gas produce la matrice ceramica, come ad esempio silicio fuso che viene successivamente carburato per produrre SiC, alluminio fuso che è ossidato ad allumina. Tale metodo tuttavia può indurre danneggiamenti superficiali alle fibre e la creazione di interfacce matrice-fibra troppo forti.
I compositi carbon/carbon sono costituiti da fibre di
carbonio in una matrice carboniosa. Tali compositi possono essere utilizzati ad
alta densità, per applicazioni di alta resistenza meccanica, oppure porosi, con
porosità dal 70 al 90%, per isolamento termico di alta temperatura. Possono
essere utilizzati in atmosfera inerte o non ossidante, in quanto l'ossidazione
inizia a manifestarsi per temperature superiori a
I compositi carbon/carbon sono meno sensibili dei ceramici alla frattura per shock termico o urto meccanico, ma sono materiali di alto costo ed è chiaro che debbono essere protetti se posti a lavorare in ambienti ossidanti.
Rivestimenti protettivi possono essere posti sulla loro
superficie consentendo di utilizzarli a temperature assai elevate (circa
Per regimi di temperatura leggermente inferiori (fino a
1300°-
I composti a matrice metallica
La necessità di disporre di materiali leggeri, ad elevata resistenza meccanica e rigidità, con migliori risposte ad alta temperatura e miglior comportamento alla fatica, ha condotto negli ultimi decenni allo studio esteso e allo sviluppo di compositi a matrice metallica con rinforzi continui e discontinui (fibre lunghe e corte, whiskers, fili, particelle). Tuttavia, la realizzazione di tali compositi è solitamente associata ad una riduzione della tenacità, rispetto al metallo massivo, nonché a costi elevati. I rinforzi utilizzati sono a base di allumina, boro, carburo e nitruro di silicio, tungsteno, carbonio, carburo di titanio. Come matrici, si sono utilizzate leghe a base rame, alluminio, ferro, nichel, titanio, magnesio.
Particolarmente delicato è il problema dell'interfaccia tra
matrice e rinforzo: le interfacce tra matrice metallica e rinforzo ceramico si
formano ad alta temperatura, in condizioni pertanto che favoriscono i fenomeni
di interdiffusione e le reazioni chimiche; inoltre, in genere il rinforzo
ceramico ha un coefficiente di espansione termica inferiore a quello della
matrice metallica, il che coinvolge l'insorgenza di sollecitazioni
all'interfaccia e fenomeni di delaminazione.
Infiltrazione del fuso per azione di una sovrapressione gassosa
Un composito strutturale è generalmente composto da materiali omogenei e compositi, le proprietà dei quali dipendono non solo dalle proprietà dei materiali costituenti, ma anche dal disegno dei vari elementi.
I compositi laminari ed i pannelli sandwich sono due dei più comuni compositi strutturali.
Composto laminare è ottenuto dalla sovrapposizione di fogli
o pannelli nei quali le lastre di rinforzo fibroso vengono disposte con
opportuni orientamenti reciproci, in direzioni predeterminate, per ottenere lo
sviluppo di proprietà desiderate. I laminati possono contenere sovrapposizioni
in media da
Un particolare tipo di laminato è rappresentato dai laminati ARALL (ARamide - ALluminio Laminato), composito ibrido costituito da interposizione di prepreg di matrice epossidica rinforzati con fibre aramidiche a fogli di lega di alluminio.
Schematizzazione di un laminato ARALL
La densità di tali materiali risulta di circa il 15% inferiore a quella delle comuni leghe di alluminio: la loro prima applicazione industriale fu la realizzazione del portellone di stiva di un aereo da trasporto militare, Douglas C-17, con una riduzione di massa del 26% rispetto al componente in materiali tradizionali.
Le fibre sono orientate parallelamente alla direzione di laminazione delle lastre di alluminio: la resistenza a trazione, in direzione parallela alle fibre, è di più del 60% superiore a quella delle comuni leghe 7075 o 2024; la resistenza a fatica è notevolmente incrementata; inoltre le lastre metalliche esterne proteggono il prepreg dai danneggiamenti derivanti dall'assorbimento di umidità e dagli impatti.
Sono commercializzati 4 tipi di prodotti, ARALL 1, 2, 3 e 4.
I primi tre contengono la resina stagionata a
Le strutture composite sandwich sono particolarmente idonee quando un'elevata rigidità deve accoppiarsi ad una contenuta massa strutturale. In genere sono composte da due lastre esterne di elevata resistenza e rigidità unite da una struttura interna, di elevata leggerezza (struttura ondulata, come si osserva nei fogli di cartone, oppure a nido d'ape, "honeycomb"). Per le superfìci esterne si usano leghe di alluminio, titanio, polimeri rinforzati con Fibre, talora anche lastre di acciaio. I materiali leggeri interni possono essere schiume polìmeriche. gomme sintetiche, honeycomb in materiale metallico o polimerico.
Le superfìci esterne sopportano i carichi compressivi ed a trazione, mentre la zona interna assicura resistenza alle sollecitazioni di taglio che tenderebbero a produrre delaminazione tra le lastre sovrapposte. Oltre alla loro leggerezza, tali strutture garantiscono ottime proprietà di isolamento termico ed acustico.
Esempio dì struttura sandwich
Compositi utilizzati nel Boeing 757
Forme di corrosione
Le varie forme di corrosione sono distinte in base alla loro morfologia, cioè all'aspetto esteriore, in generalizzate, localizzate e selettive .
La corrosione generalizzata è la forma più diffusa e si verifica in strutture metalliche immerse in ambienti corrosivi o esposte ad atmosfere aggressive. Essa procede in maniera uniforme, inducendo assottigliamento generalizzato del componente.
La corrosione per vaiolatura (pitting) è un attacco localizzato e perforante limitato a pochi decimi di millimetro o a pochi millimetri di diametro: porta a danneggiamenti che in base a dimensioni e geometria vengono detti punte di spillo, ulcere, crateri e caverne. Tale attacco è giustificato dall’esistenza di un'area anodica molto piccola sulla quale si concentra la reazione di dissoluzione del metallo. E’ in genere presentato da metalli immersi in soluzioni saline industriali o in acque ricche di ossigeno disciolto e di ioni cloruro.
La corrosione selettiva è un tipo di attacco localizzato che si manifesta in molti materiali metallici ferrosi e non, in zone ove risultano limitati sia il volume che la mobilità dell'elettrolita (giunzioni tra lamiere metalliche che presentano interstizi, saldature incomplete, rivettature, filettature): è anche detta corrosione sotto schermo o sotto deposito. La corrosione intergranulare e intragranulare si manifesta in corrispondenza dei bordi di grano o in zone ad essi limitrofe, senza interessare il corpo dei grani. Quando si realizzano condizioni di disuniformità di composizione o di struttura (distorsioni reticolari, precipitazione di impurezze o di seconde fasi), conseguenti a trattamenti termici e/o meccanici, il bordo di grano può risultare più aggredibile della matrice e colpisce molte leghe (acciai, leghe di alluminio, di nichel...) portando al distacco reciproco dei grani con rapido decremento della risposta meccanica. Ad esempio, gli acciai inossidabili al cromo-nichel possono presentare corrosione intergranulare, quando ai loro bordi di grano si manifesta la precipitazione di carburi, principalmente di cromo. Tale precipitazione induce un impoverimento in cromo delle superfici dei grani prossime al bordo: in tali zone, il tenore di cromo può scendere sotto il 12% in peso, limite di passivazione, diminuendo così la resistenza di queste zone all'attacco corrosivo.
Particolari forme di corrosione sono quella sotto sforzo, detta anche tensocorrosione ("stress corrosion"), si manifesta a seguito alla contemporanea azione di una sollecitazione meccanica a trazione e di un ambiente, anche scarsamente corrosivo. È un attacco localizzato fessurante, con formazione di cricche intergranulari o intragranulari, semplici o ramificate, orientate perpendicolarmente alla direzione di sollecitazione. Il tempo di incubazione di tale fenomeno dipende dalla natura di eventuali difetti superficiali, dall'entità della sollecitazione, dalla temperatura, dal tipo di ambiente aggressivo.
La corrosione-fatica (fatigue corrosion) è il fenomeno che si manifesta per l'azione concomitante di sollecitazioni meccaniche fluttuanti e di un ambiente anche solo blandamente aggressivo. Rispetto alla corrosione sotto sforzo, dovuta a sollecitazioni a trazione di tipo statico, in questo tipo di corrosione i fattori meccanici esercitano un'influenza più significativa nel propagarsi della corrosione.
Se la corrosione è accelerata dal movimento relativo tra ambiente corrosivo e superficie del materiale si tratta della corrosione-erosione. Casi particolari sono la corrosione per turbolenza, per impatto di liquidi, per cavitazione (formazione di bolle gassose), per abrasione (presenza di particelle solide sospese).
Considerando che molti sistemi propulsivi spaziali prevedono l'impiego di idrogeno come propellente, occorre anche tenere conto del deterioramento dei metalli, conseguente alla presenza in superficie ed alla penetrazione di idrogeno nel metallo. Pertanto occorre, nella scelta dei materiali esposti a tale attacco, tenere conto della permeabilità dei metalli da parte dell'idrogeno.
L’idrogeno produce fenomeni di infragilimento del metallo
che si possono manifestare a causa della solubilizzazione interstiziale
dell'idrogeno. Tale fenomeno porta ad una riduzione sensibile della duttilità,
alla comparsa di fessurazioni superficiali e ad una crescita accelerata delle
stesse. Inoltre, in tutte le leghe che contengono elementi in grado di
reagire con l'idrogeno, si può manifestare corrosione per formazione di
idruri, di vapore acqueo oppure di metano. Tali fenomeni di infragilimento
possono interessare acciai al carbonio, leghe di titanio, rame, superleghe a
base nichel.
Prevenzione e protezione dai fenomeni corrosivi
La prevenzione investe la fase di progetto, nel corso della quale occorre definire l'ambiente nel quale lavorerà il componente (come condizioni di temperatura, pH, potere ossidante, umidità relativa...), scegliere accuratamente il materiale e il design del pezzo. In sede di costruzione è necessario realizzare con cura le giunzioni e limitare la permanenza di sollecitazioni residue. In fase di esercizio occorre periodicamente controllare la chimica dell'ambiente ed effettuare manutenzioni periodiche.
Il materiale metallico va scelto opportunamente tra quelli più adatti a resistere nell'ambiente di lavoro e se ne possono migliorare le caratteristiche attraverso fenomeni di purificazione, trattamenti termici e superficiali, sviluppo di rivestimenti.
Occorre evitare contatti diretti tra metalli differenti ed usare preferibilmente metalli prossimi nella serie dei potenziali elettrochimici. È preferibile evitare situazioni di fessura o di intercapedine, gli spigoli vivi, le discontinuità e tutte le possibili zone di accumulo, per ridurre le infiltrazioni o i ristagni di acqua.
Uno dei metodi più comuni di prevenzione consiste nel rivestimento del metallo: se il rivestimento è continuo ed esente da difetti, la protezione è completa e l'attacco può interessare solo il materiale di rivestimento.
Il metallo di rivestimento può avere nobiltà più elevata di quella della base (ad esempio, rame su acciaio): pertanto, se il rivestimento è discontinuo, la corrosione del materiale rivestito diventa ancora più stimolata. Se invece il metallo che costituisce il rivestimento è meno nobile del materiale ricoperto (ad esempio, Zn su acciaio), le eventuali discontinuità del rivestimento perdono la loro pericolosità: è comunque il metallo di rivestimento che assume comportamento anodico e si corrode.
I rivestimenti possono essere ottenuti per via meccanica (ad
esempio per laminazione a caldo, detta placcatura, o per spruzzatura di metallo
fuso), fisica o chimica (metodi di evaporazione sotto vuoto, diffusine
superficiale, deposizione in fase vapore, elettrodeposizione…). Rivestimenti di
zinco di circa 20 micron su acciai durano circa 10 anni in ambiente marino e da
Gli strati di conversione sono rivestimenti formati superficialmente al metallo per via chimica o elettrolitica e si ottengono per fosfatazione (formazione di strati di fosfati metallici), cromatura (formazione di film passivi a base di ossidi di cromo) e ossidazione anodica. Quest’ultima consiste in un processo elettrolitico che ispessisce e stabilizza i film ossidici superficiali: è principalmente utilizzata per leghe di alluminio, titanio, rame.
Un’altra tecnica di protezione fa ricorso ad inibitori, cioè composti chimici che, aggiunti al mezzo corrosivo in concentrazioni modeste, diminuiscono la velocità di corrosione dei metalli esposti. Si hanno inibitori anodici, catodici e misti.Gli inibitori anodici aumentano la sovratensione del processo anodico, favorendo la formazione di un film protettivo; gli inibitori catodici in genere diminuiscono la diffusione dell’ossigeno verso la superficie metallica. Gli inibitori ad azione mista sono inibitori di adsorbimento, che ritardano sia il processo anodico che quello catodico adsorbendosi sulla superficie metallica.
L'industria aerospaziale deve ovviamente fare i conti con ambienti e condizioni aggressivi, che esulano dai fenomeni sinora descritti. Una delle più interessanti esperienze condotte dalle missioni Space Shuttle sui materiali riguarda il programma denominato “LDEF - Long-duration exposure facility”, che ha approfondito proprio la durabilità dei materiali per esposizione per lunghi tempi all'ambiente spaziale, precisamente all'effetto di radiazioni, degli urti di meteoriti, all'effetto di contaminazioni, del vuoto, dell'ossigeno atomico.
Pozzo Celeste – Bissacca Elena – Carà Francesca
L’inquinamento atmosferico
Si può definire inquinamento atmosferico la presenza nell’atmosfera di sostanze che causano un effetto misurabile sull’essere umano, sugli animali, sulla vegetazione o sui diversi materiali; queste sostanze solitamente non sono presenti nella normale composizione dell’aria, oppure lo sono ad un livello di concentrazione minore.
Gli inquinanti vengono distinti in due gruppi principali:
quelli di origine antropica (prodotti dall’uomo)
quelli di origine naturale.
I contaminanti atmosferici possono inoltre essere
classificati in primari, cioè
liberati dall’ambiente tali,
e secondari (come l’ozono) che si formano successivamente in atmosfera attraverso reazioni chimico - fisiche.
L’inquinamento causato da queste sostanze negli ambienti aperto viene definito esterno, mentre quello nei luoghi confinati viene indicato come inquinamento interno.
Finora sono stati catalogati circa 3.000 contaminanti dell’aria, prodotti per lo più dalle attività umane con i vari processi industriali, con l’utilizzo dei mezzi di trasporto o in altre circostanze.
La modalità di produzione e di liberazione dei vari inquinanti sono estremamente varie, allo stesso modo sono moltissime le variabili che possono intervenire nella loro diffusione in atmosfera.
L’ ossido di carbonio (CO) o monossido di carbonio:
è un gas incolore, inodore, infiammabile e molto tossico.
Si forma durante le combustioni delle sostanze organiche, quando sono incomplete per la mancanza di ossigeno.
Le principali emissioni naturali sono dovuti agli incendi delle foreste, alle eruzioni vulcaniche, alle emissioni degli oceani e paludi e all’ossidazione del metallo e degli idrocarburi in genere emessi naturalmente in atmosfera.
La fonte principale di emissione da parte dell’uomo è costituita dall’utilizzo dei combustibili fossili per i motori a scoppio degli autoveicoli e per le attività industriali.
Le concentrazioni più elevate nei gas di scarico si riscontrano quando il motore funziona al minimo, a regimi più alti la produzione di CO è nettamente inferiore. Per questo motivo nelle zone urbane dove il traffico procede a rilento e dove le fermate sono frequenti, la concentrazione di CO può raggiungere punte particolarmente elevate.
I motori diesel, invece, garantiscono una combustione più completa ed emettono minori quantità del gas rispetto ai motori benzina. Nonostante ciò, negli ultimi anni la quantità di CO emessa è diminuita grazie al miglioramento dell’efficienza dei motori.
Per quanto riguarda le attività industriali il CO è un discreto combustibile e la sua emissione con i gas di combustione costituisce una perdita energetica, per questo si cerca sempre di effettuare le combustioni in eccesso d’ossigeno, migliorandone la resa e limitando l’emissione di ossido di carbonio. Combustioni incomplete possono avvenire solo quando gli impianti non vengono manutenzionati, oppure all’avviamento degli impianti stessi, quando la combustione ha inizio per difetto d’aria per brevi periodi.
Fra i processi industriali che provocano emissioni rilevanti di CO in atmosfera, le principali sono le emissioni degli impianti siderurgici, le conversioni (dove si utilizza l’ossigeno per ossidare il carbonio contenuto nelle ghise per convertirlo in acciaio o per abbassare il tasso di carbonio stesso) e le industrie petrolchimiche.
In atmosfera la concentrazione di fondo del monossido è maggiore nell’emisfero nord, a dimostrazione dell’importanza del consumo di combustibili come fonte di inquinamento. Il CO permane in atmosfera per circa 3-4 mesi e viene rimosso attraverso reazioni di ossidazione ad anidride carbonica. Negli ambienti interni il monossido proviene dalle stufe a gas, a legna, ad olio combustibile, dalle sigarette, dai fornelli e dalle auto lasciate accese nei garage.
Per le sue caratteristiche l’ossido di carbonio rappresenta un inquinante molto insidioso, soprattutto nei luoghi chiusi dove si può accumulare in concentrazioni letali. Essendo il CO incolore, insapore, inodore e non irritante può causare morti accidentali senza che le vittime si rendano conto di quel che sta loro succedendo.
Una volta respirato, il CO si lega all’emoglobina con un’affinità superiore a quella dell’ossigeno e formando un composto inattivo fisiologicamente che viene chiamato carbossiemoglobina. Questa sostanza non garantisce l’ossigenazione ai tessuti, in particolare al cervello e al cuore. La morte sopravviene pertanto per asfissia.
A causa del traffico automobilistico la popolazione urbana è spesso soggetta a lunghe esposizione a basse concentrazioni, la lenta intossicazione da ossido di carbonio prende il nome di ossicarbonismo e si manifesta con sintomi nervosi e respiratori.
Il monossido e biossido d’azoto:
L’ossido d’azoto (NO) è un gas incolore, insapore ed è inodore; è anche chiamato ossido nitrico. E’ prodotto principalmente durante i processi di combustione ad alte temperature assieme al biossido di azoto. Viene poi ossidato in atmosfera dall’ossigeno e più rapidamente dall’ozono producendo biossido.
La tossicità del monossido di azoto è limitata, al contrario di quella del biossido che risulta notevole.
Il biossido d’azoto è un gas tossico di colore giallo - rosso, dall’odore forte e pungente, con grande potere irritante, ed è altamente corrosivo. Il ben noto colore giallognolo delle foschie che ricoprono le città ad elevato traffico, è dovuto per l’appunto al biossido d’azoto. Rappresenta un inquinante secondario perché ha origine, per lo più, dall’ossidazione del monossido in atmosfera; il biossido rappresenta l’intermedio di base per la produzione di tutta una serie di inquinanti secondari molto pericolosi come l’ozono, l’acido nitrico, ecc..
Si stima che gli ossidi d’azoto contribuiscano per il 30% alla formazione delle piogge acide.
Le sorgenti naturali sono costituite essenzialmente dalle decomposizioni organiche anaerobiche che riducono nitrati a nitriti; i nitriti in ambiente acido liberano ossidi d’azoto, formando acido nitroso. Inoltre abbiamo anche l’azione dei fulmini, gli incendi e le eruzioni vulcaniche.
La principale fonte antropogenica di ossido d’azoto è data dalle combustioni ad alta temperatura, come quelle che avvengono nei motori degli autoveicoli.
Altre importanti fonti di ossidi d’azoto sono gli impianti termici e le centrali termoelettriche, la produzione di fertilizzanti azotati, la produzione dell’acido nitrico per ossidazione dell’ammoniaca e la fabbricazione degli esplosivi.
Negli ultimi anni le emissioni antropogeniche di ossidi d’azoto sono aumentate enormemente, soprattutto a causa del traffico veicolare, e questo ha portato di conseguenza un aumento dei livelli di concentrazione nelle aree urbane.
Nelle atmosfere inquinate in modo continuativo si assiste ad un ciclo giornaliero di formazione di inquinanti secondari: il monossido viene ossidato a biossido, si forma così una miscela che raggiunge il picco di concentrazione nelle zone e nelle ore a traffico più intenso.
Attraverso una serie di reazioni, catalizzate dalla luce solare, si giunge alla formazione di ozono e di composti organici ossidanti. Durante la notte questi composti decadono formando composti organici nitrati.
Le città sembrano avvolte da una nube di inquinanti che costituiscono un pericolo per la salute dei soggetti più deboli come bambini, anziani e gli asmatici.
Negli ambienti chiusi la concentrazione di ossidi d’azoto risulta più elevata nelle cucine, per le combustioni aperte dei fornelli. La diminuzione di questi inquinanti è estremamente rapida non appena viene meno la causa della loro produzione.
L’azione sull’uomo dell’ossido d’azoto è relativamente blanda; a causa della rapida ossidazione in biossido, si fa spesso riferimento esclusivo solo a quest’ultimo inquinante, in quanto risulta molto più tossico del monossido.
Il biossido è un gas irritante per le mucose e può contribuire all’insorgere di varie alterazioni delle funzioni polmonari, bronchiti croniche, asma ed enfisema polmonare.
Lunghe esposizioni a basse concentrazioni provocano una drastica diminuzione delle difese polmonari, con conseguente aumento di rischio di affezioni alle vie respiratorie.
L’inquinamento da biossido d’azoto ha un impatto sulla vegetazione di minore entità rispetto al biossido di zolfo. In alcuni casi brevi periodi di esposizione possono aumentare i livelli di clorofilla, in altri lunghi periodi causano invece la senescenza e la caduta delle foglie più giovani.
Il meccanismo principale di aggressione è costituito dall’acidificazione del suolo; gli inquinanti acidi causano un impoverimento del terreno per la perdita di ioni calcio, magnesio, sodio e potassio; essi conducono alla liberazione di ioni metallici tossici per le piante.
Gli ossidi d’azoto e i loro derivati danneggiano anche edifici e monumenti, provocando un invecchiamento accelerato in molti casi irreversibile.
L’anidride solforosa e l’anidride solforica:
L’anidride solforosa o biossido di zolfo è un gas incolore, irritante, non infiammabile, molto solubile in acqua e dall’odore pungente. Dato che è più pesante dell’aria tende a stratificarsi nelle zone più basse. Rappresenta l’inquinante per eccellenza essendo il più diffuso, uno dei più aggressivi e pericolosi ed emesso in maggiori quantità dalle sorgenti antropogeniche. Deriva dall’ossidazione dello zolfo nel corso dei processi di combustione delle sostanze che contengono quest’elemento sia come impurità (combustibili fossili) che come costituente fondamentale. Dall’ossidazione dell’anidride solforosa si origina l’anidride solforica o triossido di zolfo che reagendo con l’acqua origina rapidamente l’acido solforico, responsabile in gran parte del fenomeno delle piogge acide. Le emissioni naturali del biossido di zolfo sono principalmente dovute all’attività vulcanica. Le emissioni antropogeniche sono dovute principalmente ai processi di combustione dei combustibili fossili e liquidi. Rilevanti sono anche le emissioni nei processi di produzione dell’acido solforico, nella lavorazione di molte materie plastiche, nella desolforazione dei gas naturali e nell’incenerimento dei rifiuti; l’apporto inquinante dato dalle emissioni dei mezzi di trasporto appare invece trascurabile.
L’emissione di biossido di zolfo in Italia è approssimativamente dovuta al riscaldamento domestico, ai processi industriali e alla produzione d’energia elettrica ad opera delle centrali termoelettriche.
Il biossido rimane in atmosfera per 1-4 giorni subendo trasformazioni, principalmente si ossida ad acido solforico che ricade in forma di nebbie o piogge acide.
Le concentrazioni negli ambienti interni sono molto basse, grazie alla presenza di numerose sostanze ed oggetti che assorbono il biossido d’azoto.
Per l’elevata solubilità in acqua, l’anidride solforosa è facilmente assorbita dalle mucose del naso e dal tratto superiore dell’apparato respiratorio. L’alta reattività lo rende molto irritante.
A basse concentrazioni i suoi effetti sono principalmente legati a patologie dell’apparato respiratorio come bronchiti, asma e tracheiti e ad irritazioni della pelle, degli occhi e della mucose.
L’azione principale operata ai danni dell’ambiente da parte degli ossidi di zolfo consiste nell’acidificazione delle precipitazioni meteorologiche, con la conseguente compromissione degli ecosistemi interessati. Gli effetti corrosivi dell’acido solforico si riscontrano anche sui materiali da costruzione, sui metalli e sulle vernici.
L’acido trasforma i carbonati insolubili dei monumenti e delle opere d’arte in solfati solubili che sono dilavati per azione della pioggia.
Il biossido di zolfo a basse concentrazioni provoca un rallentamento nella crescita delle piante, mentre ad alte concentrazioni ne provoca la morte alterandone la fisiologia in modo irreparabile. Quando il livello di anidride solforosa nell’aria diviene insostenibile, nelle foglie si accumulano inutilizzati i solfiti che causano la distruzione della clorofilla, il collasso delle cellule e la necrosi dei tessuti. Le foglie affette da necrosi presentano fra i margini e le nervature delle aree irregolari di colore bianco.
Questi effetti aumentano quando si è in presenza di un’umidità relativa più elevata, vi sono alte temperature e persiste un’intensa luminosità.
L'origine dell'atmosfera
I primi tentativi riguardanti lo studio sulla natura dell'atmosfera furono improntati sull'osservazione meteorologica, sulle variazioni del cielo al tramonto e all'alba e sul tremolio delle stelle. Con l'avvento di strumentazioni capaci di uscire dall'atmosfera, siamo stati in grado di avere un'idea migliore sul suo funzionamento.
Ai primordi della storia della Terra l'aria aveva una composizione diversa da quell’attuale: erano presenti in maggiore quantità i gas leggeri come l'idrogeno e l'elio e probabilmente vi erano anche metano, ammoniaca e azoto.
In seguito si ebbe la perdita dei gas più leggeri: secondo alcuni studiosi la causa fu la temperatura più elevata d’oggi, che poteva conferire a questi elementi un'energia sufficiente per vincere la gravità e disperdersi nello spazio; secondo altri, invece, la causa fu il vento solare ed in seguito gli impatti dei planetesimali.
Nell'Adeano, la Terra acquistò un'atmosfera secondaria formatasi per "degassazione", vale a dire per risalita di "bolle" di gas e vapori imprigionati nei planetesimali al tempo dell'aggregazione, e liberatesi quando il mantello era in gran parte fuso. La composizione di quell'atmosfera era di elio, azoto, anidride carbonica e acqua (vapore); questa densa "coperta" innescò un effetto serra che impedì a lungo il rapido raffreddamento della Terra. Mancava ancora l'ossigeno.
L'atmosfera attuale si é formata in un secondo momento in seguito alla liberazione di gas dall'interno della Terra dovuta ai violenti impatti dei meteoriti col nostro pianeta e alle eruzioni vulcaniche che erano sempre più frequenti. Alcuni componenti invece si produssero a seguito di reazioni chimiche.
Tutto ciò spiegherebbe la presenza di azoto, diossido di carbonio e vapore acqueo nelle quantità attuali.
L'ossigeno, che è il componente fondamentale dell'atmosfera senza il quale non esisterebbe la vita, si é formato dalla dissociazione del vapore acqueo sotto l'azione di scariche elettriche, oltre che per l'azione della radiazione solare nell'alta atmosfera. Dopo la comparsa della vita vegetale l'ossigeno viene prodotto in seguito alla fotosintesi clorofilliana operata dalle piante.
La conversione fotochimica dell'ossigeno diede luogo alla formazione dello strato di ozono il cui ruolo fu quello di proteggere la Terra dai raggi ultravioletti.
La condensazione del vapore acqueo in acqua piovana diede
origine nel corso di milioni di anni agli oceani.
Uno sguardo all'atmosfera
La Terra é l'unico pianeta del sistema solare a possedere un'atmosfera ricca di ossigeno e azoto, che sono elementi fondamentali per consentire la presenza della vita in tutte le sue forme.
L'atmosfera ci protegge dalle radiazioni ultraviolette e dalle particelle provenienti dal Sole che altrimenti distruggerebbero il nostro pianeta quasi immediatamente. Essa ricicla l'acqua ed altri elementi chimici e, congiuntamente alla forza elettromagnetica, modera il clima; inoltre impedisce l'impatto di meteoriti (a meno che non siano di grosse dimensioni).
L'atmosfera si estende per oltre
Il criterio di suddivisione si basa su parametri come le
caratteristiche termiche (i cambiamenti nella temperatura), la composizione
chimica, i moti e le densità. Le fasce in cui ciascuna sfera sfuma in quella
successiva sono dette " pause".
Partendo dall'interno i diversi strati assumono la denominazione di: TROPOSFERA,
STRATOSFERA, MESOSFERA, TERMOSFERA ed ESOSFERA.
Stratificazione dell'atmosfera attuale.
La troposfera inizia dalla superficie terrestre e si estende
fino a
La stratosfera ha inizio appena al di sopra della troposfera
e si estende in altezza per
La mesosfera ha inizio poco sopra la stratosfera e si
estende per
La termosfera ha inizio appena al di sopra della mesosfera e
si estende fino a
Con la termopausa, termina l'atmosfera vera e propria:
l'esosfera inizia alla sommità della termosfera (dai 500-
Composizione dell'atmosfera terrestre
L'atmosfera terrestre è composta principalmente da Azoto (N2, per il 78%), ossigeno (O2, 21%) ed Argon (Ar, 1%). Sono presenti anche una miriade di altri elementi e di composti estremamente reattivi, oltre al vapore acqueo (H2O, 0 - 7%, la cui presenza varia in base al clima e alle condizioni meteorologiche) e l'Ozono (O3, 0 - 0,01%) il gas la cui diminuzione, associata all'incremento del biossido di Carbonio (CO2, 0,01-0,1%) è responsabile dell'effetto serra.
Più del 99% dei gas dell'atmosfera si trovano entro i
Fino a non molto tempo fa l'uomo ha subito il clima della Terra, ma da alcuni anni in particolare con l'avvento dell'era industriale, egli riesce ad influenzare il clima specie nelle zone urbane e di produttività. L'attività umana ha variato la costituzione chimica dell'atmosfera con l'aggiunta di sostanze inquinanti come SO2, SO3, CO, CO2, NO x ecc.
Negli ultimi anni
Molti scienziati esprimono opinioni diverse e contrastanti: alcuni ritengono che nel giro di un ventennio la temperatura del pianeta aumenterà di circa 5 ° C, altri, invece, di 2 ° C.
Coloro che giudicano tale fenomeno innocuo pensano addirittura che la terra potrebbe raffreddarsi per diverse concause:
minore irraggiamento del sole
diminuzione dell'attività magmatica all'interno della Terra
inizio di una possibile era glaciale
Gli esperti di tutto il mondo confermano l'influenza dell'uomo sul clima. L'IPCC (Intergovernamental Panel On Climate Change) afferma che "le proiezioni contenute in questo rapporto indicano chiaramente che i futuri cambiamenti climatici saranno dominati dall'influenza dell'uomo, a meno che la composizione dell'atmosfera non venga stabilizzata".
Le attività umane stanno aumentando la concentrazione dei gas serra nell'atmosfera, che intrappolano il calore solare riscaldando la superficie del pianeta. L'IPCC prevede che la concentrazione dei gas serra aumenterà tanto da causare nel prossimo secolo un aumento della temperatura media di 1,5 - 4 ° C (ciò significa che in alcuni luoghi la temperatura potrebbe anche temporaneamente calare ed in altri aumentare di molti gradi).
Man mano che il clima cambierà il pianeta reagirà a volte in modo tale da accelerare il processo di riscaldamento e in altre mitigandolo. I fattori critici comprendono l'effetto del riscaldamento delle nubi, delle foreste, dei ghiacci, e delle correnti oceaniche.
Anidride carbonica, metano, protossido di azoto,
clorofluorocarburi, ozono. L'attuale concentrazione dell'anidride carbonica (CO2) é del 30% più alta
rispetto a 200 anni fa ed é responsabile per il 70% dell'effetto serra. E' la
combustione del petrolio, carbone, gas, legna e la deforestazione che
comportano l'emissione di CO2.
Un aspetto poco studiato é l'incidenza della CO2 proveniente dai terreni coltivati, i terreni contengono grandi quantità di sostanza organica sotto forma di humus, questo ha un basso indice di mineralizzazione pari all'1-3% annuo. Se si praticano scorrette lavorazioni agricole l'indice può essere molto superiore; per cui vi é la concreta possibilità che anche i terreni coltivati contribuiscano in modo significativo all'emissione netta di CO2. Gli scienziati hanno quantificato in 5,5 miliardi di tonnellate la CO2 rilasciata dalla combustione cui si aggiungono 1,6 miliardi di tonnellate causate dal disboscamento e da altri usi della terra nei tropici, in totale quindi 7,1 miliardi di tonnellate all'anno, di cui 3,3 rimangono nell'atmosfera, 2 vengono assorbiti dagli oceani e 1,8 sembra vengano utilizzati dalle foreste non tropicali dell'emisfero settentrionale. Il metano nell'atmosfera é aumentato del 145% esercitando un effetto serra pari a 1/3 di quello della CO2 cioè il 23%, le cause possono essere gli allevamenti dei ruminanti (i cui sistemi digerenti producono metano), le risaie, l'estrazione e l'uso del metano. I livelli di metano crescono oggi ad una velocità dimezzata rispetto a 20 anni fa. Tutti gli altri gas serra contribuiscono per il restante 7%: il protossido d'azoto é emesso soprattutto da alcune attività agricole, l'ozono é prodotto dalle reazioni fra gli agenti inquinanti presenti nell'atmosfera e i clorofluorocarburi prodotti dall'industria.
L'intensificazione dell'effetto serra
Dal 1860 la maggior parte del globo ha avuto un aumento di
temperatura della superficie di 0,3 - 0,6 ° C, riscaldamento verificatosi
soprattutto tra il 1910 e il 1940 e dopo il 1970, inoltre la maggior parte
delle annate più calde del secolo si sono concentrate negli ultimi 15 anni. I
nuovi dati ottenuti con i carotaggi dei ghiacci polari, dimostrano che
l'incremento del riscaldamento negli ultimi 100 anni é stato il più veloce nei
10.000 anni passati. Il mare é salito di 10-
La temperatura dei continenti é cresciuta soprattutto alle latitudini temperate dell'emisfero settentrionale, inoltre é aumentata in vaste aree quella notturna. Anche il ciclo idrologico é cambiato: il manto nevoso é notevolmente al di sotto della media e lo scioglimento primaverile delle nevi é iniziato prima causando inondazioni in Canada e California. In molti paesi nordici i laghi e fiumi congelano con 1/3 settimane di ritardo e si sciolgono prima e i ghiaccia delle Alpi si sono notevolmente ridotti.
Dal
L'ozono la cui molecola é costituita da 3 atomi di ossigeno, é un gas bluastro molto reattivo.
Circa il 90% dell'ozono terrestre é situato nella
stratosfera, lo strato di atmosfera da
Solo una piccola parte dell'ozono é nella troposfera, lo strato atmosferico interno dove hanno luogo i fenomeni meteorologici.
L'ozono troposferico viene prodotto mediante reazioni fotochimiche dovute ad altri gas inquinanti, specialmente al di sopra delle grandi città.
Immagine tridimensionale dell’ozono
Il sottile strato d’ozono nella stratosfera difende la vita
sulla Terra dalle pericolose radiazioni UV provenienti dal sole; tuttavia, a
livello del suolo é dannoso, in quanto molto reattivo ed irritante per gli
occhi.
La quantità totale di ozono é stabile in un ciclo naturale e così é stato per milioni di anni.
Negli ultimi decenni lo strato di ozono sta diventando più sottile specialmente sopra all'Antartide dove appare periodicamente un "buco". Nel 1997 é stato scoperto un altro "buco" sopra il Polo Nord.
Alcune sostanze chimiche sono le principali responsabili del problema infatti sono chiamate "sostanze che consumano l'ozono" (ODS). Esse comprendono molti gas contenenti cloro o bromo come: clorofluorocarburi (CFC) che contengono cloro, fluoro, carbonio (usati nei frigoriferi) e bromuro di metile (usato in agricoltura).
Dopo la seconda guerra mondiale i CFC sono stati utilizzati
perché chimicamente inerti, non tossici ed estremamente stabili; non vengono
sciolti dalla pioggia: dopo diversi anni trasportati dai venti raggiungono
inalterati
Ognuno di questi può distruggere molte migliaia di molecole di ozono prima di essere allontanato dall'atmosfera: il cloro é un catalizzatore per la distruzione dell'ozono, il bromo però é sicuramente più efficace del cloro.
Effetti della riduzione dello strato di ozono
La riduzione causerà un incremento delle radiazioni UV a livello del suolo. Un eccesso di raggio UV é stato associato a bruciature della pelle, cancro della pelle, cataratte e danni ad alcuni raccolti e ad organismi marini.
Situazione del buco dell’ozono
L’inquinamento acustico
L’inquinamento acustico colpisce in prima persona l’uomo ed è causato da diversi agenti:
Rumori urbani
Rumore dovuto ad aeroporti e ferrovie
Rumori originati da alcune situazioni lavorative
Non tutti gli individui vengono colpiti in ugual modo in quanto la sensibilità cambia da persona a persona;esiste comunque una soglia di tolleranza oltre la quale possono verificarsi danni psicofisici permanenti o temporanei.Tale soglia è stata fissata a 80 decibel ma è necessario stare al di sotto di essa: il livello raccomandabile è quello di 65 decibel il giorno e 55 la notte,anche se in Italia i livelli sono maggiori (70 decibel il giorno e 65 la notte).
Se si sottopone l’orecchio ad un livello acustico di 120 decibel c’è una possibilità molto alta di provocare danni irreversibili all’organo uditorio. Anche una permanenza prolungata a stati di rumore sul livello soglia possono provocare danni,i più comuni sono l’aumento della pressione e della frequenza cardiaca, l’ansia, l’insonnia,l’irritabilità oltre che a cali uditivi.
Per comprende meglio i danni che possono essere provocati all’interno dell’orecchio è necessario fornire un veloce descrizione della struttura di tale organo.
L’orecchio
L’orecchio è un organo che svolge la funzione uditiva e di controllo dell’equilibrio,esso è formato da tre parti:
Orecchio esterno
Orecchio medio
Orecchio interno
È la parte in contatto con l’ambiente esterno,è formato dal padiglione auricolare che è una parte cartilaginea caratteristica dei mammiferi che varia a seconda della specie.Il padiglione è dotato di pieghe con la funzione di raccogliere le onde sonore e di portarle verso l’orecchio interno attraverso un canale che termina con la membrana timpanica.In questo canale ci sono delle ghiandole che secernono il cerume,sostanza che serve a proteggere l’organo.
Si trova dietro il timpano ed è formato da una cavità contenente una catena di tre ossicini: incudine,martello e staffa.Essi trasmettono le onde sonore trasmesse dal timpano verso l’orecchio interno.Da questa cavità parte un canale detto tromba di Eustacchio che fa circolare l’aria e mantiene le pressione interna costante e uguale a quella atmosferica.
In esso sono presenti i sensori uditivi e di equilibrio dai quali partono le fibre nervose che portano la percezione uditiva al cervello. L’orecchio interno è formato da un labirinto,inserito nell’osso temporale e con una forma a chiocciola contenente i recettori del suono. È presente anche un apparato detto vestibolare formato da canali comunicanti e contenenti tutti uno stesso liquido detto endolinfa.
Come avviene
Attraverso il padiglione auricolare i suoni vengono portati verso il timpano e lo fanno vibrare,gli ossicini trasmettono tali vibrazioni, attraverso la finestra ovale, all’endolinfa della chiocciola che, con il suo movimento stimola l’organo dei Corti (presente nella chiocciola,è formato da una membrana cigliata. Le vibrazioni fanno piegare le ciglia, tale ripiegamento determina uno stimolo acustico che viene trasportato al cervello e riconosciuto come suono.
È un fenomeno fisico ondulatorio che stimola l’udito, si trasmette attraverso vibrazioni sonore dall’orecchio interno a quello esterno tramite l’aria.
L’uomo percepisce suoni sulla frequenza tra 15 e 20000 hertz (un hertz è un ciclo al secondo).
Suoni con frequenze troppo elevate causano danni all’orecchio. Un italiano su dieci accusa danni all’organo uditivo provocati da un’esposizione prolungata a rumori forti che possono risolversi in breve tempo oppure trasformarsi in danni permanenti.
Tra le cause maggiori per le quali si riscontrano traumi uditivi vi sono i casi in cui la sordità è provocata da situazioni lavorative che obbligano il soggetto a essere esposto a rumori forti per la maggior parte della giornata.
Altre causa di danni possono essere dovute ad un isolamento acustico inadeguato dell’ambiente abitativo o di quello lavorativo.Inoltre sono dannose all’udito:
Il fumo in gravidanza,porta a delle infezioni più o meno acute a livello dell’orecchio medio del nascituro
La rapida decompressione dovuta ad un aumento o ad un calo di quota. L’orecchio è infatti molto sensibile ai cambiamenti di pressione atmosferica che deve essere mantenuta costante dalla tromba di Eustachio.
Non è per ora stato dimostrato il fatto che onde radio provochino danni uditivi ma è sempre meglio stare attenti a non usare troppo dispositivi cellulari.
L’isolamento acustico e le normative che lo regolano
Al fine di evitare danni a persone o all’ambiente l’emissione sonora deve essere tenuta sotto costante monitoraggio da centri di misurazione distribuiti su tutto il territorio nazionale.
È necessario un controllo più frequente nei centri urbani, nelle zone industriali e nei quartieri abitativi vicini a stazioni ferroviarie o ad aeroporti.
Queste stazioni rilevano:
Valore limite di emissione: è il valore massimo che può essere immesso in una zona da una o più fonti di rumore in ambienti abitativi o non.
Valore di attenzione: valore che segnala un rischio per la salute umana o per l’ambiente
Valore di qualità: valore al quale attenersi per rispettare le normative che regolano le emissioni acustiche nell’ambiente.
Per limitare il fastidio che i rumori possono provocare e per evitare l’insorgere di problematiche fisiche o psichiche è necessaria l’istallazione di infrastrutture isolanti.
In molti casi l’isolamento delle abitazioni è insufficiente
per via dell’utilizzo di materiali inadeguati. Per garantire un isolamento
standard nelle case è consigliabile l’utilizzo di pannelli di sughero dello
spessore di circa
Per quanto riguarda l’utilizzo strutture isolanti in luoghi pubblici al chiuso o all’aperto devono essere usati dei materiali specifici indicati dalla legge.
Questi materiali devono essere sottoposti a test di
laboratorio e pratici. Vengono controllate: durata dei materiali, tossicità,
riciclabilità, smaltimento, resistenza agli incendi, le fibre minerali usate
per garantire
Vengono anche studiati metodi per limitare un impatto ambientale negativo di questo tipo di strutture soprattutto vicino ai centri abitativi per evitare effetti psicologici sulla popolazione. Le barriere devono quindi essere relativamente gradevoli alla vista. Sono in via di sperimentazione anche metodi per unire più funzioni: infatti nei pannelli isolanti possono venire istallate delle celle fotovoltaiche per permettere la produzione di energia elettrica da unire alla fornitura pubblica o da usarsi nelle infrastrutture statali che circondano la barriera stessa.
Le leggi
In caso di livelli di rumore eccessivi il cittadino può fare riferimento al Codice Civile e al Codice Penale.
Ø
Art 844 del Codice Civile: regola i rapporti tra proprietari di fondi
vicini in relazione al problema delle immissioni.
Ø
Art 659 del Codice Penale: punisce sia chi disturba il riposo o le
occupazioni delle persone mediante schiamazzi o rumori o abusando di strumenti
sonori o di segnalazioni acustiche o mediante strepiti di animali, sia chi
provoca detti disturbi esercitando una professione o un mestiere rumoroso.
Procedure antirumore aeroportuale
Di seguito vengono allegati gli articoli che regolano il rumore nei pressi degli aeroporti. Esse considerano la sicurezza della navigazione aerea e le soglie di inquinamento acustico.
1. Ai fini del presente decreto
si definisce:
a) Aeromobile in volo:
l’aeromobile dal momento della chiusura delle porte finalizzata al decollo, al
momento della riapertura delle stesse dopo l’atterraggio, nonché un aeromobile
in volo in manovra sia in aria che a terra;
b) Prova motore: riavviamento
di un motore di spinta non associata con una partenza pianificata.
Articolo 2 – Criteri procedurali-
1. Le procedure antirumore e le
zone di rispetto per le aree e le attività aeroportuali sono stabilite dalle
commissioni di cui all’art.5, comma 1, del decreto ministeriale del 31 ottobre
1997, secondo i seguenti criteri:
a) Le curve isofoniche devono
essere elaborate sulla base dei dati forniti da ENAC, ENAV società di gestione,
nell’ambito delle rispettive competenze, mediante i più avanzati modelli
matematici valicati dall’ANPA, tenendo conto delle rotte di ingresso ed uscita
dagli aeroporti, pubblicate sul volume ‘AIP Italia, redatto dall’ENAV;
b) Le curve isofoniche devono
essere riportate su cartografia in scala non inferiore a 1:5000;
c) I risultati ottenuti devono
essere sottoposti ad analisi e misure di verifica, al fine di introdurre
eventuali azioni correttive in applicazione del successivo art.3;
d) Le procedure di cui alle
lettere a) e b) possono essere ripetute per verificare le ipotesi adottate, a
seguito dell’attività di verifica di cui la lettera e);
e) Le misure di cui la lettera
e ), sono eseguite da tecnici competenti in acustica ai sensi della legge 26
ottobre 1995, n. 447, art.2, comma 6e del decreto del presidente del consiglio
dei ministri, 31 marzo 1998.
Articolo 3 – Procedure antirumore-
1. Il vettore applica le
procedure antirumore quando l’aeromobile manovra in aria.
2. Le procedure antirumore
seguono i criteri generali di seguito riportati:
a) Ottimizzare le protezioni al
suolo delle rotte a tutela delle popolazioni esposte;
b) Disegnare le protezioni al
suolo delle rotte antirumore nelle fasi di decollo e di atterraggio, in accordo
con quanto previsto dal decreto ministeriale n. 38-T del 30 marzo 1998, da
parte delle commissioni locali;
c) Disegnare, in accordo a
quanto indicato dal decreto ministeriale n. 38-T del 30 marzo 1998 e nelle
regolamentazioni ICAO, le rotte di partenza e di arrivo in modo tale da essere
percorse, fatte salve esigenze di sicurezza delle operazioni di volo, da tutti
gli aeromobili in possesso di certificazione conforme al decreto ministeriale
del 3 dicembre 1983 e successive modificazioni;
d) Recepire integralmente e
senza modificazioni i profili di atterraggio e decollo come definiti dalla
normativa ICAO;
e) Utilizzare la spinta inversa
superiore al minimo nei soli casi di necessità.
3. Per ogni aeroporto dovranno
essere definite aree idonee alle prove motori, nelle quali devono essere
osservati i seguenti criteri generali:
a) I tempi di prova motore
devono essere contenuti il più possibile e comunque le prove devono essere
svolte in accordo da quanto previsto dai manuali tecnici;
b) L’orientamento del velivolo
deve ridurre al massimo possibile la generazione di rumore verso le zone
abitate;
c) Adeguati schermi
fonoassorbenti e/o fonoisolanti possono essere utilizzati per la riduzione del
rumore immesso in corrispondenza di luoghi abitati.
4. Le procedure antirumore sono
definite per ogni aeroporto aperto al traffico civile, secondo i criteri del
presente decreto,delle commissioni di cui l’art. 5, comma 2 del decreto
ministeriale 31 ottobre 1997, ed adottate dal direttore della circoscrizione
aeroportuale ai sensi dell’art. 5, comma 2 del decreto ministeriale 31 ottobre
1997.
Articolo 4 –Confini delle aree di rispetto-
1. Le commissioni di cui l’art 5, comma 1 del
decreto ministeriale del 31 ottobre 1997, definiscono, sulla base dei criteri
generali, stabiliti nel presente decreto, nell’ambito di ciascun aeroporto
aperto al traffico civile, i confini
delle tre aree di rispetto: zona A, zona B,
zona C tenendo conto del piano regolatore aeroportuale, degli strumenti di
pianificazione territoriale e urbanistica e delle procedure antirumore adottate
con provvedimento del direttore della circoscrizione aeroportuale.
2. Nella definizione di tali
procedure, le predette commissioni dovranno tenere conto delle regolamentazioni
recepite nell’ordinamento nazionale con decreto del Ministro dei trasporti e
della navigazione n. 38-1, 30 marzo 1998.
3. All’interno delle tre
suddette zone devono essere rispettati i limiti di rumorosità stabiliti
dall’art. 6e, comma 2, del decreto ministeriale del 31 ottobre 1997, definiti
in termini di valori dell’indice L va.
4. Le modalità di calcolo
dell’indice L va, la strumentazione e la metodologia di misura del rumore
aeroportuale ai fini del calcolo dell’indice L va e della sua verifica, sono
riportati negli allegati A e B del decreto ministeriale del 20 maggio recante
“Criteri per la progettazione dei sistemi di monitoraggio per il controllo dei
livelli di inquinamento acustico in prossimità degli aeroporti nonché criteri
per la classificazione degli aeroporti in relazione al livello di inquinamento
acustico”
Articolo 5 – Piani regolatori e di sviluppo aeroportuali-
1. In caso di non coincidenza
dei piani regolatori comunali, con i piani regolatori e di sviluppo
aeroportuali e le deliberazioni delle
commissioni previste dall’art. 5 del decreto ministeriale del 31 ottobre 1997,
il Ministro dei trasporti e della navigazione, d’intesa con il Ministro
dell’ambiente, ovvero le regioni o le province autonome interessate, convocano
un’apposita conferenza di servizi, ai sensi dell’art. 14 della legge 7 agosto
1990, n. 241, e successive modificazioni ed integrazioni.
Articolo 6 – Regolamentazione dell’attività urbanistica nelle aree di rispetto-
1.
Per gli usi del suolo negli intorni aeroportuali, i piani regolatori
comunali e loro varianti sono adeguati alle indicazioni di cui all’art. 7,
comma 1, del decreto ministeriale del 31 ottobre 1997 (pubblicato nella
Gazzetta Ufficiale della Repubblica n. 267 del 15 novembre 1997)
2. Nella zona A di cui l’art.
6, comma 1, del decreto ministeriale del 31 ottobre 1997 deve essere effettuata
una classificazione del territorio comunale ai sensi del decreto del Presidente
del Consiglio dei Ministri 14 novembre 1997 (pubblicato nella Gazzetta
Ufficiale della Repubblica n. 280 del 10 dicembre 1997) compatibile con il
limite di rumorosità previsto per tale zona dal medesimo decreto.
3. I nuovi insediamenti
realizzati nelle aree di rispetto devono attenersi alle prescrizioni del
decreto del Presidente del Consiglio dei Ministri 5 dicembre 1997 recante
“Determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifici”.
Legislazione relativa all’inquinamento atmosferico
La legge italiana ha inserito nel suo programma delle leggi che regolano la tutela della qualità dell’aria solo a partire dagli anni ’80, anche se prima si faceva riferimento ad un Decreto Regio del 1934.
Le leggi odierne regolamentano limiti di emissione delle sostanze inquinanti, modalità di controllo, piani di risanamento. I limiti sono stati fissati tenendo conto degli studi effettuati in laboratorio che individuano i rischi minimi per la popolazione.
Viene fatta distinzione tra:
Inquinanti primari: CO, SO2, NO2, idrocarburi, volatili, Pb ed altri metalli pesanti
Inquinanti secondari: NO2, O3, NO, prodotti di trasformazione degli NOx e SO2
Per regolamentare l’inquinamento atmosferico bisogna tenere sotto costante controllo gli impianti che lo provocano. Le emissioni possono essere diminuite usando sistemi non inquinanti e sistemi che controllano le emissioni stesse, bisogna quindi applicare la migliore tecnologia possibile nel campo del contenimento dell’inquinamento.
I valori limite di qualità dell’aria sono i limiti massimi di accettabilità delle concentrazioni e i limiti massimi di esposizione relativi a inquinanti nell’ambiente esterno.
I
valori guida di qualità dell’aria sono i limiti delle concentrazioni e i limiti
di esposizione e inquinanti nell’ambiente esterno destinati:
Alla prevenzione a lungo termine in materia di salute e di protezione dell’ambiente;
A costituire parametri di riferimento per l’istituzione di zone specifiche di protezione ambientale per le quali è necessaria una particolare tutela della qualità dell’aria.
La legge da alle Regioni la possibilità di stabilire i propri limiti a seconda di specifiche zone e la possibilità di elaborare un proprio piano di risanamento per le aree inquinate.
È tuttavia necessaria la presenza sul territorio di una rete di rilevamento per tenere sotto costante controllo i livelli di sostanze tossiche avendo così la possibilità di intervenire in tempo con dei piani per diminuire un eventuale sovrabbondanza delle sostanze nocive.
Per alcune sostanze i livelli di soglia sono già pericolosi e da considerarsi nocivi per le fasce più deboli della popolazione.
I vecchi decreti sono stati modificati di recente al fine di fendere obbligatorio in monitoraggio costante delle polveri, del benzene e degli idrocarburi. Le leggi su riguardanti l’inquinamento atmosferico sono in continua evoluzione sia sotto l’aspetto del monitoraggio sia sotto quello della prevenzione che sotto quello di eventuali condizioni di miglioramento della qualità dell’aria.
Le leggi sono state aggiornate verso ciò che riguarda i nuovi inquinanti . cadmio, arsenico, nichel e mercurio ma c’è anche stata una nuova regolamentazione verso gli inquinanti tradizionali.
Con l’industrializzazione in costante aumento, tuttavia, le norme attualmente in vigore non bastano più e presto bisognerà aggiornare nuovamente le leggi cercando più avanzati metodi di prevenzione e di cura dell’inquinamento e tentando di tenere sotto costante monitoraggio i nuovi agenti inquinanti per evitare la loro diffusione.
Regis Dario – Detoma Cristina – Giglio Sabrina
Avionica e i sistemi elettronici di bordo
Il termine Avionica deriva dall’unione dei termini inglesi aviation (aviazione) ed electronics (elettronica) ed indica tutto il complesso degli apparati e degli strumenti elettronici di bordo presenti sugli aeromobili di qualsiasi genere, dagli elicotteri agli aerei, sia civili sia militari. Le caratteristiche fondamentali di tali apparecchiature devono obbligatoriamente essere la compattezza, la leggerezza, la velocità e la precisione di calcolo e soprattutto un’affidabilità quanto più elevata e duratura.
L’avionica ebbe un notevole sviluppo di strumenti e materiali nonché una sempre maggiore importanza a partire dal periodo della IIa Guerra Mondiale in avanti quando, per motivi militari, era necessario che i piloti degli aerei da combattimento avessero tutte le informazioni di cui necessitavano, prima di tutte l’esatta posizione in cui si trovavano e dove era situato il nemico da attaccare. La tecnologia del tempo permetteva solo comunicazioni via radio attraverso le quali non era semplice da terra fornire le esatte informazioni ai piloti sugli aerei. Fu allora che iniziò lo studio e la progettazione dei primi radar e dei sistemi di posizionamento e rilevamento che permisero finalmente di poter disporre di coordinate esatte sulle mappe e quindi di sapere sempre dove ci si trovava e di poter identificare, anche a grandi distanze, aerei nemici. Si passò poi all’utilizzo di sistemi di indicazione di velocità e altezza dal suolo e allo sviluppo di apparecchiature che calcolavano le traiettorie di attacco dei missili lanciati indicando il momento esatto in cui colpire. Inoltre dagli anni ’60 in poi ci fu un sempre crescente traffico aereo dovuto soprattutto all’aumento del turismo che incrementò di conseguenza gli spostamenti di persone e merci con i grossi aerei civili da turismo delle grandi compagnie aeree che stavano assumendo sempre maggiore importanza. Tutto questo portò alla costruzione di sistemi di controllo e gestione del traffico aereo e alla progettazione di piani e rotte di volo che dovevano essere visualizzate sui pannelli delle cabine di pilotaggio le quali erano sempre più ricche di strumenti necessari ad una corretta e sicura navigazione aerea. Si svilupparono così apparati di controllo di tutto il velivolo e di segnalazione di eventuali guasti, sistemi di gestione dei motori, della potenza e del consumo di carburante, apparecchiature che indicano se l’aereo è perfettamente orizzontale durante il volo o se è inclinato. Per una sempre maggiore sicurezza di piloti e persone sono stati infine costruiti sistemi di navigazione notturna a raggi infrarossi e l’ormai famoso “pilota automatico”.
Oggi sembra che tutto ciò che necessiti per far volare un aeromobile, per tenerlo sotto controllo e per informare i piloti di tutto ciò che accade, sia stato inventato. Ma in realtà la tecnologia è in continuo sviluppo e questo permette di perfezionare continuamente tutte le apparecchiature costruite in passato e di progettarne di nuove e di più utili. Il futuro è nei materiali ultraleggeri, nei trasferimenti di dati supervelocemente all’interno delle cabine di pilotaggio grazie alle fibre ottiche, nei sistemi radar e GPS sempre più precisi, nella gestione più immediata, semplice e precisa del mezzo e in tanto altro ancora.
Una cabina di pilotaggio
I sistemi elettronici di bordo
Di seguito verranno illustrati gran parte dei sistemi elettronici e delle apparecchiature di bordo principali presenti sugli aeromobili. A parte il radar che costituisce un sistema a sé stante, tutti gli altri strumenti si possono classificare in diverse categorie: in particolare verranno esaminati gli apparati per i radio-aiuti e la radio-assistenza (GPS, sistema VOR, sistema MLS), gli strumenti per la navigazione aerea (accelerometro, altimetro, variometro, anemometro, indicatore di virata, orizzonte artificiale, girodirezionale), i sistemi di comando (sistema FBW, sistema FBL) e i sistemi di aiuto alla gestione del velivolo (sistema HUD, pilota automatico).
Esempio di copertura ottenuta con un radar
Il termine radar
deriva dall’inglese RAdio Detecting And Ranging (radio-rivelatore e misuratore
di distanza) ed indica l’apparecchiatura che consente di effettuare rilevamenti
della posizione di un oggetto mediante il confronto fra un segnale di
riferimento emesso da un trasmettitore e quello riflesso dall’oggetto stesso
che ne viene colpito e di cui si deve determinare
Il radar è stato uno dei primi apparecchi avionici della
storia: fino al 1970 il suo utilizzo fu quello della semplice intercettazione
di aerei nemici in aria e di basi nemiche o di ostacoli naturali su terra, ma
dal 1975 apparve il primo radar multifunzione: l’APG-63 della Hughes, montato
per la prima volta sull’F-15A Eagle. Questo radar funzionava a impulsi doppler,
era programmabile e utilizzabile anche da un solo pilota. Gli impulsi doppler
si basano sul principio che la frequenza delle onde riflesse da un oggetto in
movimento (ad esempio un altro aereo) é leggermente deviata verso l’alto o
verso il basso a seconda che l’oggetto si muova in direzione dell’osservatore o
in direzione opposta. Un computer poi, elabora il valore di tale deviazione con
grande precisione e determina velocità e direzione del bersaglio. Il radar
APG-63 permetteva inoltre l’individuazione automatica di un oggetto, l’aggancio
automatico del bersaglio e aveva un raggio d’azione di circa
All’APG-63 seguì l’APG-70 con processore cinque volte più potente e nuovi software più flessibili che garantivano una mappatura del terreno ad altissima risoluzione. Ma la caratteristica più importante di questo radar era quella di possedere un programma di ricognizione di un bersaglio non cooperante (NCTR, Non-Cooperative Target Recognition) che permetteva di riconoscere se l’aereo colpito dal radar era amico o nemico grazie all’utilizzo di transponder a bordo di aerei amici che rimandavano una risposta in codice al radar che li interrogava. Purtroppo però non era ancora un programma affidabile e poteva essere ingannato facilmente.
Oggi, il radar di ultima generazione è l’APG-77 montato sugli aerei militari F-22 che hanno il notevole vantaggio di possedere a bordo due processori comuni integrati della Huges con potenza cento volte superiore al computer dell’APG-70 e con disponibilità di poter collegare a bordo un terzo processore se necessario ottenendo così un livello totale di elaborazione dati di circa 700 mips (700 milioni di operazioni al secondo). Inoltre, data l’elevata potenza e capacità di calcolo, in questi processori vengono utilizzate ampiezze di banda del bus di dati di 50 Megabyte al secondo. Tutto ciò, unito ad un’antenna radar fissa di forma ellittica contenente 1500 moduli radar all’interno in grado di emettere raggi radar multipli e di sondare un settore di 120° in meno di un secondo, garantisce altissime prestazioni e un’elevata precisione e affidabilità. Infine tutti i dati raccolti dal radar e le mappature del terreno vengono visualizzate al pilota su display a colori.
Apparati per i radio-aiuti e la radio-assistenza
Un sistema GPS
GPS è la sigla inglese di Global Positioning System e indica il sistema di posizionamento globale utilizzato nella navigazione aerea (e marittima) in grado di fornire il tracciato di coordinate geografiche e di quota per sapere l’esatto punto in cui ci si trova. Tale sistema si basa su una rete di satelliti americani NAVSTAR (NAVigation Satellite with Time And Rancing) e sovietici GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System). Questi satelliti emettono continuamente segnali di navigazione sincronizzati da orologi atomici ultraprecisi: i segnali contengono i parametri dell’orbita del satellite, relative correzioni, informazioni sull’orologio atomico, termini correttivi per il calcolo del ritardo di propagazione del segnale e informazioni sullo stato di salute del satellite. Uno speciale computer inserito in un ricevitore portatile calcola poi con grande precisione la posizione in cui ci si trova elaborando e correlando i dati provenienti da almeno tre o più satelliti. Il grande pregio del sistema GPS è quello di poter funzionare in qualsiasi luogo e con qualsiasi condizione atmosferica e per questo viene impiegato abbondantemente nell’aviazione civile e militare.
Quadrante dello strumento
Il sistema VOR (Very high frequency Omnidirectional Range – radiofaro omnidirezionale ad altissima frequenza) è l’apparato di radioassistenza più diffuso sugli aeromobili: agendo nel campo delle frequenze VHF tra i 108 e i 118 MHz ed essendo immune ai disturbi elettrici atmosferici (quali, ad esempio, i fulmini ma anche effetti di campi elettrici o magnetici), è in grado di dare una precisa e dettagliata informazione della posizione del velivolo su uno strumento di immediata lettura. Diversamente dal sistema GPS che utilizza i dati provenienti dai satelliti, il sistema Vor usa invece i segnali provenienti da stazioni a terra. Queste emettono un segnale con fase costante su tutti i 360° dell’orizzonte, e un altro con fase variabile: la loro combinazione produce un segnale complessivo che risulta in concordanza di fase solo in corrispondenza della direzione verso il Nord magnetico. A bordo il pilota osserva sul quadrante dello strumento che l’ago si sposta a destra o a sinistra rispetto a un riferimento centrale a seconda che il velivolo abbia cambiato rotta verso destra o verso sinistra rispetto al Nord magnetico. Solitamente il sistema VOR viene accoppiato l’apparato DME (Distance Measuring Equipment) che permette di sapere qual è la distanza tra l’aeromobile e la stazione a terra sempre tramite l’utilizzo di onde elettromagnetiche.
Rappresentazione del funzionamento del sistema MLS
Ormai presente su quasi tutti gli aeromobili, e in special modo su quelli civili, il sistema MLS (Microwave Landing System – sistema di atterraggio a microonde) consente un atterraggio sicuro negli aeroporti anche in caso di visibilità critica e traffico aereo intenso. Questo sistema è costituito da due parti operanti, una stazione trasmittente a terra situata obbligatoriamente in prossimità della pista di atterraggio, e un’unità ricevente a bordo dell’aeromobile: la stazione istituisce attorno alla pista un sistema di segnali di riferimento in coordinate sferiche che vengono lette e sfruttate dal ricevitore sul velivolo per determinare in ogni momento la posizione del velivolo stesso rispetto alla pista. Questo permette di percorrere rotte guidate di avvicinamento alla pista in modo di atterrare esattamente e correttamente su quella indicata dalla torre di controllo a terra, e anche di visualizzare la presenza di eventuali ostacoli in fase di atterraggio (quali, ad esempio, alberi, ponti, case, recinzioni alte ecc…) resi invisibili a causa di avverse condizioni atmosferiche. Inoltre, il sistema MLS è in grado di tenere conto anche delle caratteristiche del mezzo (aereo, jet, elicottero ecc…) permettendo così alla torre di controllo di scegliere la pista di atterraggio più adeguata.
Strumenti per la
navigazione aerea
Spaccato di un altimetro
L’altimetro è di fondamentale importanza su un velivolo in
quanto dà al pilota la possibilità di sapere la quota alla quale sta volando e
quindi gli permette di assicurarsi un adeguato margine di distanza di sicurezza
dai rilievi montuosi o di separazione da altri velivoli, nonché di avvisarlo in
caso voli troppo in alto. L’altimetro, molto semplicemente, è costituito da un
barometro che misura la pressione atmosferica, tarato però in misure di
lunghezza (metri o piedi). Ciò è possibile perché la pressione é inversamente
proporzionale alla quota (se l’aereo sale, aumenta la quota e diminuisce
Questo strumento fornisce l’indicazione della velocità verticale che può essere ascensionale, se l’aereo sale, o discensionale se l’aereo scende. Il principio di funzionamento è simile a quello dell’altimetro: la differenza sta nel fatto che, al suo interno, una capsula barometrica misura la differenza di pressione, dovuta a una differenza di quota, tra due istanti successivi separati da un certo intervallo di tempo. La velocità di variazione di tale pressione determina la velocità verticale.
L’accellerometro permette di visualizzare e registrare l’accellerazione massima e minima durante il volo e di indicare se viene superata l’accellerazione massima sopportabile dalla struttura del velivolo. Infatti durante il volo (soprattutto quello acrobatico o quando si effettuano veloci manovre di picchiata e ripresa dell’aeromobile) agiscono sul velivolo delle forze di accelerazione che creano un eccesso o un difetto di carichi sulla struttura che di conseguenza viene sollecitata. Per evitare il rischio di rotture critiche a parti strutturali a causa di accelerazioni estreme viene quindi usato l’accellerometro. Esso è in grado di rilevare anche l’accellerazione subita dal mezzo dovuta a raffiche di vento o vuoti d’aria. L’apparecchio è costituito da una massa oscillante e da due molle calibrate in modo da equilibrare le foze agenti sulla massa stessa: se la massa si muove verso l’alto allora si ha un’accellerazione negativa (l’aereo sta cadendo), se la massa si muove verso il basso allora si ha un’accellerazione positiva (l’aereo sta salendo).
Spaccato di un anemometro
L’anemometro misura la velocità del velivolo rispetto all’aria, ossia la velocità vera e propria alla quale sta viaggiando. Per le compagnie aeree è sempre stato di fondamentale importanza poter conoscere le velocità dei propri velivoli così da poter calcolare esatti tempi di percorrenza delle tratte. Per il pilota, invece, è importantissimo conoscere questo parametro in quanto le forze aerodinamiche agenti sul velivolo dipendono direttamente da esso ed è essenziale per poter confrontare la velocità posseduta con quelle critiche di stallo o di manovra. La misura della velocità è legata a quella della pressione dinamica insistente sul velivolo: essa si effettua tramite una capsula barometrica che si deforma proporzionalmente alla differenza di pressione esistente tra la pressione statica agente all’esterno della cassa stagna dello strumento e quella totale esistente nel suo interno. La pressione statica viene prelevata direttamente dall’esterno del velivolo mediante appositi tubi a tenuta stagna, mentre la pressione totale viene ottenuta all’interno del tubo di Pitot. Sugli aerei che possono raggiungere le velocità supersoniche misurate in Mach, l’anemometro viene accoppiato con il machmetro che fornisce tale indicazione. Quando invece la velocità del velivolo è troppo bassa e di conseguenza viene a mancare la portanza sulle ali facendo così precipitare il velivolo stesso, allora entra in funzione l’avvisatore di stallo che con un segnale acustico e luminoso avvisa il pilota di tale inconvenienza dandogli qualche secondo di tempo utile per rimediare.
Schema dell’indicatore di virata unito allo sbandometro
L’indicatore di virata è stato uno dei primi strumenti per la navigazione aerea di tipo giroscopico presente a bordo di un velivolo. Esso misura la velocità angolare attorno a un asse verticale ed è costituito da un giroscopio che durante la virata inclina il proprio asse trasmettendo tale rotazione alla lancetta presente sul quadrante. Questa inclinazione è direttamente proporzionale alla velocità di virata. Il quadrante dello strumento è costituito appunto da una lancetta verticale in grado di ruotare e due tacche laterali che indicano se si sta virando a destra o a sinistra a seconda di dove si posiziona la lancetta stessa. In genere questo strumento è unito allo sbandometro che, attraverso una pallina racchiusa in un tubo di forma toroidale (curvo) riempito di kerosene, indica l’inclinazione angolare della virata. L’unione di questi due strumenti dà un unico apparecchio chiamato virosbandometro.
Spaccato e immagine di un orizzonte artificiale
Questo strumento costituisce il principale riferimento in caso di volo con scarsa visibilità, sostituendo a tutti gli effetti l’orizzonte naturale e dando indicazioni sull’assetto del velivolo. Anch’esso è costituito da un giroscopio con però tre libertà rotatorie e mantenuto agganciato a un riferimento terrestre (in questo caso l’orizzonte naturale) tramite un sistema a pendolo. In questo modo l’orizzonte giroscopico risulta perfettamente parallelo all’orizzonte naturale e qualsiasi variazione di inclinazione del velivolo viene immediatamente segnalata sul quadrante dello strumento attraverso la rotazione del pannello indicante terreno, orizzonte e cielo. Data la sua importanza, questo strumento viene solitamente posizionato direttamente in fronte al pilota sul pannello di controllo.
Spaccato e immagine di un girodirezionale
Il girodirezionale serve al pilota per individuare la direzione della prua del velivolo rispetto al nord terrestre e quindi per sapere quale rotta di volo sta mantenendo e se deve fare delle correzioni. Il principio di utilizzo è lo stesso della bussola ma, dato che questa non fornisce indicazioni esatte del nord terrestre poiché è sensibile al nord magnetico, allora anche in questo strumento viene usato un giroscopio a tre gradi di libertà che, con i suoi movimenti, riesce a indicare con una lancetta su una rosa dei venti l’esatta direzione della prua (quindi della rotta) rispetto al nord terrestre.
Sistemi di comando
FBW è la sigla inglese di Fly By Wire (vola con il filo elettrico) e indica il sistema di comando delle superfici aerodinamiche di un aeromobile tramite l’utilizzo di impulsi elettrici trasmessi attraverso cavi conduttori. Questo sistema è stato installato su tutti i velivoli a partire dagli anni ’70 in sostituzione al vecchio sistema di controllo interamente a bracci meccanici, molto delicato e soggetto a rotture drastiche a causa delle numerose sollecitazioni subite. Il sistema FBW, pur essendo molto affidabile, rimane comunque un sistema delicato in quanto influenzabile da radiazioni elettromagnetiche. Per ovviare a questo inconveniente sono stati creati tubi a isolamento elettromagnetico, ma negli ultimi anni ha avuto sempre maggiore successo l’utilizzo del sistema FBL a fibre ottiche.
FBL è la sigla inglese di Fly By Light (vola con la luce) e indica il sistema di comando delle superfici aerodinamiche di un aeromobile tramite l’utilizzo di impulsi luminosi trasmessi mediante fibre ottiche. Essendo queste immuni a campi elettromagnetici, umidità e gelo, risolvono tutti i problemi legati al sistema FBW e per questo sono destinate a sostituirlo completamente in futuro.
Sistemi di aiuto alla gestione del velivolo
Un esempio di sistema HUD
Il termine HUD deriva dall’inglese Head Up Display (schermo a testa alta) e indica l’avveniristico sistema di visualizzazione dei dati più importanti direttamente sul parabrezza del velivolo di modo che il pilota sia in grado di tenere tutto sotto controllo senza distogliere lo sguardo all’esterno del mezzo. Un apposito computer raccoglie i dati da visualizzare e li traduce in segnali visivi (come avviene nei normali PC in cui una scheda video rende visualizzabili sul monitor i dati inseriti nel computer); poi, attraverso un tubo a raggi catodici e una serie di schermi riflettenti e di lenti, questi segnali visivi vengono proiettati sul parabrezza. Progettato negli anni ‘70 inizialmente per scopi militari per alleviare i piloti durante le missioni di attacco a bassa quota in cui la minima distrazione può essere fatale, il sistema HUD trova oggi grande impiego anche nell’aviazione civile, soprattutto sui business jet e sugli aerei più moderni, dove risulta particolarmente utile nelle fasi di decollo e atterraggio. Infatti, grazie ai notevoli progressi della tecnologia, è possibile visualizzare sul parabrezza qualsiasi tipo di dato, ad esempio velocità, quota, assetto, orizzonte, armamenti, informazioni tattiche ecc…
Schema di funzionamento del pilota automatico
Il pilota automatico è quel congegno che permette a un velivolo di seguire una rotta prefissata e predeterminate procedure di volo senza l’intervento del pilota umano sui comandi. I moderni piloti automatici sono estremamente perfezionati e permettono l’esecuzione di qualsiasi manovra, anche delle delicate fasi di decollo e atterraggio, ormai completamente gestibili da essi. Questo congegno è costituito da un potente computer che raccoglie in ingresso tutti i dati provenienti dagli strumenti di navigazione di bordo e li confronta con i parametri di rotta prefissati prima della partenza dal pilota umano o inviati via radio al pilota automatico stesso dalla stazione di controllo a terra. A questo punto il calcolatore elabora i giusti comandi di correzione o di mantenimento della rotta e li dà in uscita a un servocomando di potenza che traduce tali comandi in movimenti meccanici. Prima però, azionando un apparecchio chiamato autotrim, il computer esclude i comandi meccanici direttamente collegati alla cabina di pilotaggio mantenendo attivo solo un rilevatore di sforzi sulla barra di pilotaggio della cabina stessa. In questo modo se il pilota umano vuole personalmente effettuare delle variazioni di rotta, il pilota automatico filtra tali variazioni ed invia i comandi. Quando l’autopilota è in funzione, esso può essere completamente escluso solo premendo un apposito pulsante sul pannello di controllo mentre in caso di avaria a parti del velivolo o a parti del pilota automatico stesso, esso si autoesclude lasciando al pilota umano la completa gestione del mezzo.
Bilanzuoli Fabio – Guerra Valentina – Simone Nicola
La
nascita e lo
sviluppo del volo umano
Storia del volo: Dal mito all’aeroplano a reazione
Fin dalle sue remote origini l’uomo invidiò il nuoto ai pesci e il volo agli uccelli. Non aveva ancora assoggettato al suo dominio la terra e già pensava a fare suoi il mare e l’aria. Non c’è da stupirsene, considerando la sua insaziabile fame di sapere e potere che gli tormenta l’animo e che rivela, secondo l’interpretazione di poeti e di filosofi, l’ambizione a una dimensione divina.
La conquista del mare da parte dall’uomo cominciò molto presto e portò a buoni risultati dando un contributo notevole al progresso. Invece il raggiungimento dell’aria fu un’impresa ben più ardua alla quale però gli uomini non vi rinunciarono mai rifiutando di considerare il cielo come un mondo precluso all’umanità.
Di questo non mai tramontato sogno si hanno, fin dall’antichità, numerose testimonianze in miti, leggende, rappresentazioni artistiche e tradizioni religiose di mole civiltà. Basti ricordare la vicenda di Icaro, il quale, prigioniero assieme al padre Dedalo del labirinto dell’isola di Creta, indossò le ali costruite dal genitore con cera e piume per fuggire. Dedalo si salvò, ma Icaro, inebriato dal volo si avvicinò troppo al sole che sciolse la cera facendolo precipitare in mare. Altri voli fantastici sono quelli di Etana (regina babilonese che viaggiava sul dorso di un’aquila), Alessandro Magno, Sinbad il marinaio o, in epoca più recente, il barone di Munchasen (che cavalca una palla di cannone) e molti altri ancora.
Tralasciando il mito e soffermandoci esclusivamente alla storia, la conquista del volo si effettuò secondo due diverse vie: per l’una si mirò a costruire macchine a sostentamento statico, quali aerostati e dirigibili; per l’altra si mirò a costruire mezzi a sostentamento dinamico quali alianti ed aeroplani.
La prima si dice anche “del mezzo più leggero dell’aria”, in quanto il peso della massa d’aria spostata dal volume di queste macchine, solitamente molto considerevole, è maggiore del peso di esse e perciò, per il noto principio di Archimede, sono costrette a salire nell’aria dove possono “galleggiare” e muoversi. La seconda via si dice a sua volta “del mezzo più pesante dell’aria”, in quanto il sostentamento del mezzo volante è reso possibile dal fatto che la forza di gravità, che lo richiama a terra, è vittoriosamente contrastata da una forza opposta, la portanza, generata dalla reazione dell’aria sulla superficie in movimento delle sue ali. Si può aggiungere che, se è vero che entrambe le vie hanno condotto l’uomo a fare dell’oceano aereo un altro suo regno, la prima gli ha fornito solo “navi” in perenne balia delle correnti, mentre la seconda gli ha fornito i mezzi per dominarlo. Solo quest’ultima strada ha permesso il pieno raggiungimento dell’antico sogno espresso dal mito di Icaro: volare.
Storicamente la prima via ad essere seguita fu quella “del mezzo più leggero dell’aria” e qui è doveroso ricordare, tra i numerosi pionieri e perseguitati per le loro idee “eretiche”, il bresciano Padre Francesco Lana (1631-1687 e il portoghese Padre Bartolomeo Gusmao (1685-1724), tratti entrambi davanti al tribunale dell’inquisizione come eretici, l’uno per aver ideato una macchina volante che avrebbe dovuto sollevarsi in volo per effetto del vuoto praticato dentro alcune grandi sfere di rame, l’altro per aver effettuato un breve volo su un pallone gonfiato con aria calda.
Vennero poi i fratelli Montgolfier (1740-1810 e 1745-1799)
che furono non già gli inventori dell’aerostato ma solo i primi che videro
coronati da felici successi tentativi cominciati assai prima. Il 5 giugno 1783
nella cittadina di Annonay i fratelli Montgolfier fecero alzare in volo il
primo pallone ad aria calda. La notizia arrivò a Parigi e sollevò la curiosità
dei cittadini, che impazienti di attendere l’arrivo dei due inventori, invitati
dalla Accademia delle scienze a ripetere e migliorare l’esperimento, spinsero
il professor Charles ad anticiparli. Ignaro di cosa fosse l’aria in realtà
“l’aria dei Montgolfier”, immaginò che si trattasse di idrogeno, gas molto più
leggero dell’aria scoperto dal chimico inglese Cavendish pochi anni prima e
scartato dai Montgolfier per la sua pericolosità. Il pallone fu riempito di
idrogeno tra mille cautele versando acido solforico in un barile pieno d’acqua
e limatura di ferro. Il pomeriggio del 27 agosto 1783 dal Campo di Marte il
pallone di Charles si alzò in volo alla presenza di 300.000 parigini e sparì
tra le nubi ad un’altezza di
Se con il pallone aerostatico si era risolto il problema di sollevarsi da terra, la possibilità di dirigersi verso una meta precisa era ancora legata ai capricci delle correnti. Nacque allora il dirigibile, di cui il tedesco Ferdinand Von Zeppelin (1838-1917) può ritenersi a buon diritto l’inventore. Strumento di distruzione durante la prima guerra mondiale, fu strumento di più civili e nobili imprese negli anni di pace che seguirono. Tuttavia, incidenti come quello dell’Hindenburg o quello che causò la morte dell’esploratore Nobile, fecero perdere molto del favore riscosso un tempo: pericolosità del gas contenuto, enorme volume, velocità di crociera troppo modesta ed enormi costi di costruzione e manutenzione fecero del dirigibile un mezzo ormai poco gradito ed economico. Solo negli ultimi anni ha ricominciato ad avere un nuovo interesse come mezzo di trasporto grazie alle innovazioni proposte dalla tedesca Zeppelin.
Abbandonata la prima via gli uomini hanno tentato l’altra strada per risolvere il problema della conquista dell’aria.Sotto questo aspetto, il problema era rimasto fermo per parecchi secoli alle intuizioni e agli studi di Leonardo da Vinci (1452-1519). Il grande scienziato rinascimentale studiò la possibilità del volo umano, sia negli aspetti teorici quali ad esempio la portanza di un’ala artificiale, sia nelle possibili applicazioni, progettando diverse macchine volanti che precorsero in molti casi i moderni velivoli. Tra i suoi numerosi progetti creò una macchina ad ali battenti, mossa dalla forza muscolare dell’uomo, costituita da due grandi ali mobili e una coda. Il movimento era dato da braccia e gambe per mezzo di carrucole, la direzione era stabilita dalla coda mossa da corrispondenti movimenti del capo attraverso tre funi. Leonardo da Vinci pensava che gli uccelli volassero grazie a rapidi movimenti e che durante il decollo le penne si allargassero lasciando sfuggire l’aria dagli interstizi tra penna e penna (dal basso verso l’alto) o trattenendola per appoggiarvisi sopra (dall’alto verso il basso). L’errore di Leonardo dei successivi ornitotteri inventati fu di ritenere che gli uccelli si sostengano in volo con un semplice movimento delle ali. Il volo degli uccelli in realtà è molto più complesso: esso è caratterizzato da un tracciato elicoidale dove la sostentazione è data da una continua deformazione ed inclinazione dell’ala.
Gli studi per il sostentamento di un corpo in aria furono
ripresi soltanto agli inizi del XIX secolo. Ricordiamo per primo l’inglese Sir
George Cayley (1779-1857) che, partito come Leonardo dal volo degli
uccelli,giunse alla convinzione dell’impossibilità di far volare l’uomo con un
sistema di ali battenti mosso dalla sua forza muscolare. Si volse pertanto a
studiare la portanza, ossia quella forza di sostentamento che si genera dalla
resistenza opposta dall’aria a una superficie in movimento, per determinare se
e in quali condizioni un grave possa sostenersi ed avanzare nell’aria.
Esplorato questo campo che, come ben risulterà poi, ha un’importanza
fondamentale, Cayley passò alla realizzazione di modelli volanti a cui applicò
piani di coda e timoni per assicurarne la stabilità e la possibilità di governo.
L’ultimo di quei modelli, che egli, nell’autunno del 1809, riuscì a far volare
“con la forza del suo stesso peso” (si notino queste parole, con le quali lo
studioso inglese esprimeva la legge che governa il volo librato), aveva ben
Oltre a Sir George Cayley è doveroso ricordare anche altri studiosi del XIX secolo:
Jean Marie Le Bris (1817-1872) e Louis Mouillard (1834-1897)
a cui Eric Nessler, nella sua « Histoire du Vol a
Volle »,attribuisce il merito di essere riusciti a compiere nello stesso
anno, 1856, brevi voli librati ;
John Montgomery (1848-1896), il quale, il 17 marzo 1884,
lanciandosi dalla collina di Otah-Mesa vicino a S.Diego in California, avrebbe
volato per
Otto Chanute (1832-1910),ingegnere franco-americano, che
ebbe ai suoi tempi fama per i suoi profondi studi compiuti in materia di
aviazione e per aver costruito il biplano che servì ai fratelli Wright per le
loro fortunate esperienze;
Percy Sinclair Pilcher (1869-1899) che, con diversi
apparecchi di sua invenzione, compì numerosi voli librati, e nel 1897, anche un
volo, con vento di pendio, nel quale superò di
Jose Weiss (1859-1911) le cui esperienze, tra le quali si
ricorda un volo di
Otto Lilienthal (1848-1896),del quale, per essere egli
universalmente riconosciuto come il padre del volo a vela, c’è l’obbligo di
fare più ampia menzione.
L’osservazione del volo degli uccelli,particolarmente dei gabbiani e delle cicogne, lo condusse ad una prima scoperta: Il loro involo si effettua contro vento. Sedotto anch’egli dal sogno di volare ad ali battenti, ebbe ben presto dalle sue stesse esperienze la prova che la forza muscolare umana è insufficiente al bisogno .Quindi abbandonò questa strada per tornare, come già fece Leonardo, al volo ad ali fisse.
Pensò anche di applicare a uno dei suoi primi modelli un piccolo motore. I risultati furono deludenti ma non inutili, poiché rivelarono la necessità di studiare prima di ogni altra cosa la resistenza dell’aria.
Qual è il segreto , si chiese Lilienthal,del così facile volo degli uccelli, che si svolge senza alcuno sforzo sul flusso del vento? Ecco dunque lo studioso tedesco eseguire numerose prove su superfici alari di varia forma e scoprire alla fine due principi basilari della tecnica aeronautica:
· la curvatura dell’ala ne accresce la portanza;
· il profilo alare più vantaggioso è quello ispessito nel suo bordo anteriore.
Intanto, di un’altra cosa si convince Otto Lilienthal nel corso dei suoi esperimenti, cioè che fino ad allora in materia di tecnica del volo si erano fatti troppi calcoli e troppo pochi tentativi.
Quei primi esperimenti compiuti da Lilienthal rivelarono la necessità di risolvere nuovi problemi: Come mantenere la stabilità dell’ala durante il volo? Come governarla per averne uno strumento docile al volere del pilota? Ecco quindi il susseguirsi di esperimenti miranti al perfezionamento della macchina con nuovi accorgimenti tecnici,tra cui assume particolare importanza l’applicazione di piani verticali e orizzontali.
E’ il 1889. E’ giunta l’ora dell’azione: Otto Lilienthal ha
approntato un apparecchio con un’ala di
Man mano che si viene perfezionando la macchina, crescono
anche la sicurezza e la fiducia nel costruttore e nel pilota: Il regno
dell’aria non appare più così misterioso e insidioso com’era sempre apparso a
chi aveva osato prima di allora raggiungerne i confini: La conquista è ormai
iniziata e prosegue vittoriosamente. Ecco ormai che i voli di Otto Lilienthal
toccano i 20 e poi i
Più di 2000 furono i voli dello studioso tedesco, il quale alla passione per il volo sacrificò gli interessi, gli affetti familiari e la vita stessa. Poiché egli non mancò a quella prova suprema,a cui di solito sono chiamati i pionieri: Segnare col sangue l’ultima tappa del loro pericoloso cammino. Correva l’agosto del 1896: Durante un volo dal colle di Rhinov,la sua ala si arrestò per un attimo nell’aria,come se per un attimo fosse mancato il cuore a chi lo reggeva in volo.
L’intrepido pilota affondò un’ultima volta lo sguardo nell’azzurro infinito che lo sovrastava, poi precipitò. Era infranta la sua ala, era infranta la sua vita, ma una prodigiosa realtà era maturata dal suo sacrificio: l’uomo finalmente poteva volare. “Bisogna che qualcuno si sacrifichi”, furono le ultime parole di Otto Lilienthal, e la sua fede eroica passò, si può dire così, in eredità insieme con una indomabile passione per il volo ai due fratelli americani Wilbur (1867-1912) e Orville (1871-1948) Wright, riconosciuti comunemente come i primi realizzatori dell’aeroplano a propulsione meccanica.
Ben presto anche loro, come già il grande pioniere tedesco, si persuasero che per imparare a volare bisogna…volare!
Scrive Wilbur: “Ci sono due metodi per imparare a cavalcare un cavallo recalcitrante: il primo consiste nel montarlo e imparare mediante l’esercizio, il secondo nel porsi dietro una siepe, osservare l’animale per un po’ di tempo, poi andarsene a casa e pensare con calma come ci si debba regolare con i salti e le impennate del cavallo.Il secondo sistema è meno pericoloso, ma generalmente solo il primo dà dei buoni cavalcatori”.
I due fratelli si costruirono un biplano in quanto ritengono che tale tipo di velivolo abbia sul monoplano il vantaggio di una maggiore solidità e quindi una maggiore sicurezza. Compresa l’ importanza che ha per la condotta del volo la stabilità laterale, applicarono al loro apparecchio un congegno che consente lo svergolamento delle ali, i cui bordi d’uscita, a seconda del bisogno del pilota, possono alzarsi e abbassarsi contemporaneamente e in direzioni opposte, dando così origine a una coppia di forze, di uguale potenza ma contrarie di senso, capaci di ristabilire l’assetto normale del velivolo, quando per una causa qualsiasi esso venga disturbato.
Giovandosi poi della scienza e dell’esperienza del già menzionato ingegnere Chanute, divenuto loro amico e collaboratore, applicarono al loro biplano timoni di direzione e profondità.
Il primo modello, costruito in proporzioni ridotte e testato
in una rudimentale galleria del vento, valse a dimostrare l’effettiva utilità
dei congegni applicati. Trainato e governato da terra come un comune aquilone
mediante un sistema di funi, i biplano si comportò bene: Si sollevava, si
abbassava, si inclinava a destra e a sinistra, obbediente ai comandi. Tutto
faceva sperare che un modello più grande si sarebbe comportato egualmente bene
e che avrebbe soddisfatto le aspettative dei due fratelli. Ma,sebbene nel secondo esemplare la superficie alare
fosse stata portata a
Per di più risultò che in volo, trainato da terra, non funzionava del tutto bene, sicché un bel giorno i due fratelli , amareggiati ma non vinti, decidono di ritornare al volo librato puro e semplice, da cui aveva già cominciato Lilienthal . Finalmente possono provare un’esperienza diretta del volo. Scrivono: “ Mentre noi, credendo pienamente alle cognizioni scientifiche correnti, c’eravamo regolati su di esse, dovemmo poi dubitare, l’una dopo l’altra, di tutte finché, dopo due anni di tentativi, buttammo via tutto e decidemmo di fidarci solo delle nostre cognizioni”.
Furono quasi mille i voli librati compiuti tra l’autunno del 1901 e del 1902, e, man mano che le esperienze si susseguivano, crebbe nei due americani la sicurezza nel maneggio della loro ala e la fede nella possibilità di volare. E’ questa fede che resse la loro ostinata fatica e che li confortò delle delusioni e delle sconfitte che certo non mancarono.
E’ venuto frattanto l’ora di pensare al motore. Il problema
non era nuovo, ci aveva già pensato Cayley e l’americano Samuel Pierpont
Langley era già riuscito, il 6 maggio
I fratelli Wright, dopo numerose risposte negative dai principali costruttori automobilistici americani, decisero di costruire loro stessi un motore adatto per il volo.
Il 17 dicembre 1903, il miracolo si compie: nasce l’aeroplano, nuove vie si aprono al progresso e alla civiltà. I due fratelli non percorrono che i primi passi, ma ciò nulla toglie al loro merito e alla gloria del loro nome. L’uomo imparò a volare e il grande oceano aereo dischiuse le sue vie all’umanità che le percorrerà a suo piacere per scandagliare di esso le più vertiginose profondità, per cercare i suoi ultimi confini.
In quella data, sulla spiaggia di Kitty Hawk , Wilbur e Orville Wright effettuarono il primo volo su aeroplano della storia. L’aeroplano, chiamato Flyer, venne pilotato da Orville e volò per circa un minuto percorrendo una distanza di oltre 250 metri: “per la prima volta nella storia del mondo una macchina con un uomo a bordo era riuscita a sollevarsi nell’aria, in pieno volo, con forza propria,aveva proceduto in avanti senza ridurre la velocità, e alla fine era riuscita ad atterrare in un punto alto quanto quello di partenza”.
Nel 1905 il Flyer III riuscì a sollevarsi, a mutare quota e
a virare percorrendo
L’era della conquista del volo era terminata, nasceva quindi quella delle grandi imprese.
Le grandi imprese e
Era giunta l’ora di verificare le qualità dei mezzi alati e loro possibilità, e per farlo era necessario compiere voli temerari che portarono in primo piano figure leggendarie del volo.
Louis Bleriot , l’inventore dell’alettone, fu un grande innovatore in ambito aeronautico e il suo nome è legato alla prima delle maggiori traversate: Fu il primo a compiere la traversata della Manica il 25 luglio 1909 da Calais a Dover vincendo un premio di mille sterline messo a concorso dal Daily Mail.
Gli sviluppi ulteriori furono sostenuti dall’impiego degli aeroplani nelle operazioni belliche della prima guerra mondiale, creando figure eroiche di assi quali quelle di Manfred Von Richtofen,il “barone rosso”, o dell’italiano Francesco Baracca.
La grande guerra segnò la prima e vera grande diffusione degli aeroplani che arrivarono gran presto ad un numero esorbitante. In cinque anni di conflitto armato, nei Paesi in guerra furono costruiti più di 177000 aeroplani, la maggior parte dei quali furono destinati al fronte franco-tedesco dove si registrarono veri e propri duelli cavallereschi tra piloti avversi.
Durante la guerra nasce il caccia monoposto armato di mitragliatrice, prima manuale, poi automatica ad opera dell’ingegnere Fokker che per almeno due anni determinò a favore dei tedeschi la maggior parte delle battaglie aeree.
In seguito nascono i primi bombardieri, su progetto dell’italiano Caproni, e il primo aereo interamente metallico progettato dal tedesco Junkers.
In definitiva la guerra segno la prima grande rivoluzione in ambito aeronautico indicando la via da seguire per il futuro, ovvero aerei in metallo sempre più veloci e in grado di raggiungere quote fino a cinque anni prima assolutamente impensabili.
Al termine del conflitto sorse però un problema? Cosa fare di tutti gli aerei prodotti? Ecco dunque nascere il 5 febbraio 1919 la prima linea aerea civile: la Berlino-Lipsia-Weimar su biplani di fabbricazione AEG ad opera della Deutsche Luft Reederei. Il ritorno alla vita civile porta i piloti a riprendere le traversate, ed ecco il 6 maggio 1919 la prima traversata aerea a tappe dell’oceano Atlantico a bordo di un Navy Curtiss NC.
Il 21 luglio 1921 riprendono le innovazioni belliche e l’americano William Mitchell, con l’affondamento della corazzata Ostfriesland, mostra l’importanza degli aerei sul mare convincendo il governo americano a iniziare la costruzione della prima portaerei della storia.
In questo stesso periodo, precisamente nel febbraio del
1920, iniziano i grandi raid aerei che tra gli anni ’20 e ’30 resero celebre in
tutto il mondo
Tra le molte imprese italiane ricordiamo infine il giro del mondo compiuto da Francesco de Pinedo a bordo dell’idrovolante S16ter nel 1925.
L’alta affidabilità ormai raggiunta dalla tecnologia
aeronautica fu dimostrata pienamente dall’ultimo dei grandi pionieri, Charles
Lindberg, che tra il 20 e il 21 maggio del
Per trovare un periodo analogo nella storia dell’uomo bisogna arrivare alla conquista dello spazio; Yuri Gagarin ,primo uomo nello spazio (12 aprile 1961) e gli astronauti dell’Apollo 11 (21 luglio 1969), Armstrong,Aldrin e Collins, primi uomini sulla Luna, segnarono le tappe iniziali di una nuova avventura.Ma questa è un’altra storia…
La competizione consisteva in prove di velocità e distanza per idrovolanti e mise in mostra alcuni dei migliori aerei e piloti di sempre, come il Macchi Castoldi MC72 e il suo pilota Francesco Agello.
Desenzano, giugno 1945: “Questo aereo è tuttora uno dei più veloci sulla terra.
Ha undici anni, ma sembra ancora l’aereo di domani”. Così un soldato inglese scrisse dietro una foto ricordo scattata alla fine della guerra negli Hangar un tempo occupati dal reparto Alta Velocità.
New York, 1°aprile
A tanti decenni di distanza il fascino che
In effetti, quella che fu una vera e propria epopea contiene in sé elementi umani e tecnici da leggenda: Dai progettisti ai grandi piloti, ai meccanici, la Schneider ha abbastanza eroi da alimentare un intero ciclo di leggende.
Dell’ingegnere Mario Castoldi, il progettista del Macchi, ha lasciato un vivo ritratto il successore Ermanno Mazzocchi che lo definì un uomo dal carattere sanguigno e amante del buon vino. Del suo carattere la tradizione tramanda l’imprecazione: “In FIAT la potenza si misura in somari-vapore!”, pronunciata sull’onda della sconfitta rimediata nell’edizione del 1927.
Non a caso, forse, prima della gara di Venezia, la moglie del pilota de Bernardi supplicò l’ingegnere di non far volare il marito con quegli apparecchi.
Del Maresciallo Francesco Agello basti dire che potè conseguire il primato di velocità solo quando, dopo la morte del tenente Ariosto Nari, rimase l’unico pilota abilitato sul MC72.
Su de Bernardi, Baldassarre Catalanotto ricorda di quando,
parlando del segreto della sua particolare virata, si sentì rispondere: “Quando per la prima volta andai a provare il Macchi 39, questo non voleva saperne di virare, di mettere giù l’ala. Allora io ho dato un calcione alla pedaliera, ho strattonato, la cloche e l’aereo ha virato benissimo. Da allora ho sempre fatto così”. Dietro la falsa modestia si celava uno dei maggiori talenti naturali di pilota mai visti in Italia.
Accanto a queste forti individualità c’erano persone come Armando Palanca, capo tecnico civile dell’officina del RAV. Avendo già affrontato il problema della turbolenza attorno alle prese d’aria, Palanca studiò e brevettò un proprio carburatore con il quale si risolsero i problemi legati al motore.
La decisione di affidarsi per l’edizione 1931 ad un solo velivolo mobilitò risorse mai prima disponibili, consentendo di realizzare sofisticati impianti per la prova del complicato motore FIAT AS-6 concepito dall’ingegnere Zerbi.
Per ovviare ai problemi creati dall’enorme coppia dell’elica,
Zerbi intendeva infatti ricorrere ad un’elica controrotante, composta da due eliche binala a passo fisso: Non solo l’efficienza era maggiore di circa il 2,5% di quella di un’elica singola, ma l’elica posteriore si trovava subito investita dal flusso d’aria ed era efficiente anche durante il decollo.
Dietro quest’elica stava un singolare doppio motore, ottenuto accoppiando sullo stesso asse due motori 12V di 60°. Le prese d’aria erano al centro, tra i due motori, mentre il sistema di alimentazione, composto da un compressore centrifugo ed un gruppo di 8 carburatori aspirati, era unico per l’intero complesso.
Una volta definita la soluzione motoristica la realizzazione
del mezzo procedette rapidamente e senza intoppi. L’impostazione del progetto
fu condizionata dai quasi
Ciò che fece saltare la partecipazione alla Schneider del 1931 fu dunque la messa a punto dell’AS-6, rivelatasi difficile oltre ogni previsione. La soluzione dei problemi richiesero due mesi, dodici combinazioni diverse di valvole e mille valvole di dieci leghe diverse. Raggiunti a fine maggio i 2400HP, un AS-6 fu montato sul primo MC72, ma detonazioni e ritorni di fiamma ritardarono i programmi e portarono alla morte del pilota Monti.
Il 3 settembre i ministri dell’Aeronautica di Francia e Italia chiesero al Royal Aero Club il rinvio della gara di un anno. Gli inglesi rifiutarono e così i loro Supermarine corsero da soli.
In due mesi il RAV era stato umiliato, ma rimase in vita per conquistare il primato assoluto di velocità e quello sui 100Km.
Si decise di allestire motori da record da 3000HP e da
durata da 2500HP, variando principalmente
Si decise allora di tentare l’assalto al muro dei
Il 23 ottobre, decollo alle 14.56: 64 secondi di flottaggio,
decollo e i quattro passaggi previsti. Ammaraggio alle 15.11, con Agello apparentemente
inconsapevole di aver stracciato il suo stesso primato. Dopo i calcoli la media
risultò di
Nel dicembre 1938 il comando del RAV passò ad Agello, cui il 6 maggio 1940 spettò il compito di sciogliere ciò che ne restava: 61 uomini, di cui due ufficiali e due piloti.
Il record di Agello resistette quattro anni e mezzo, poi fu
battuto due volte in un mese: Da Hans Mieterle su Heinkel 100V8 con
Nella categoria idro fu superato solo il 7 agosto 1961 quando l’aviogetto sovietico Beriev M.10 di Nikolai Andrjewski toccò i 912 Km/h.
Al di là degli aspetti sportivi e competitivi, l’esperienza raccolta dai maggiori contendenti della Coppa ,inglesi e italiani, fu determinante poi per la costruzione di due dei migliori aerei della seconda guerra mondiale, ovvero il Macchi MC205 e il superbo SuperMarine Spitfire.
Per molti versi il secondo conflitto su scala globale ha segnato l’apogeo del rapido sviluppo dell’aviazione ed è senz’altro il fatto caratterizzante il XX secolo. Stati Uniti, Gran Bretagna, Unione Sovietica, Germania, Giappone e Italia costruirono più di 750000 aerei tra il 1939 e il 1945. Quasi la metà furono costruiti negli Stati Uniti dove vennero addestrati più di un milione di membri dell’equipaggio
Tutti i governi si preparavano al conflitto, accelerando così la ricerca aeronautica e portandola dall’epoca del biplano in legno e tela all’era del jet. In quel periodo non si badava a spese pur di avere i mezzi migliori e gli ingegneri dovevano ottenere sempre le prestazioni migliori e in tempi sempre più brevi.
Germania e Giappone costituivano una minacciosa potenza militare e l’aviazione ne era la testa d’ariete. Quando il Messerschmitt 109 e il Mitsubishi Zero entrarono in servizio, pochi aerei nel resto del mondo li eguagliavano, tra cui gli inglesi Spitfire e lo Hurricane. Negli Stati Uniti l’aeronautica era in profonda crisi a causa di stanziamenti irrisori, e gli appelli di numerosi ufficiali, riguardo possibili attacchi su obiettivi americani nel Pacifico, rimasero inascoltati.
Quando scoppia la guerra, la prima sconfitta rimediata dal Reich è sul fronte aereo nella Battaglia d’Inghilterra: è il primo combattimento totalmente aereo della storia e cambierà le sorti della guerra.
Quando gli americani si resero conto dell’importanza degli aerei in seguito all’attacco di Pearl Harbour, la flotta aerea in loro dotazione giunse ad essere nel 1944 e nel 1945, la più consistente mai vista.
In seguito ai numerosi combattimenti aerei della prima guerra mondiale, i bombardieri avevano attirato l’attenzione dei vertici militari e il ventennio successivo segnò l’ascesa del bombardiere strategico che si riteneva dovesse essere in grado di volare così alto e veloce che né i caccia né la contraerea avrebbero potuto abbatterlo. Nonostante ciò i caccia sopravvissero, impiegati per attacchi al suolo e combattimenti con altri caccia. In quel periodo chi affermava che, con pochi caccia, si sarebbe potuto rendere inoffensiva una formazione di bombardieri era destinato a rimanere inascoltato.
A differenza degli americani, gli inglesi e i tedeschi spesero notevoli risorse per avere caccia intercettori di buon livello fino a raggiungere molti record con i Messerschmitt, gli Spitfire e gli Hurricane.
In ogni caso lo scopo principale dell’aeronautica militare durante la guerra fu il bombardamento sistematico. Questo aggravò o risolse la guerra? Forse la risolse, ma la distruzione delle industrie e delle città non fu l’elemento decisivo per arrestare il conflitto. Quando gli Alleati si decisero a colpire gli impianti petroliferi, la macchina da guerra nemica divenne inoffensiva.
Nell’arco di un lustro,dal biplano in legno si era arrivati ai caccia a reazione. Le conseguenze di questo processo si fanno sentire fino ai giorni nostri.
Principali aerei del conflitto
MC 205 Veltro
La prima versione di questo velivolo entrò in dotazione alla Regia Aeronautica nell’agosto 1941. Il caccia dimostrò di avere ottime caratteristiche di velocità e manovrabilità e con un armamento piuttosto consistente per i livelli dell’epoca era in grado di competere con i migliori aerei della guerra. Nei primi combattimenti sul deserto orientale costituì una sorpresa per i piloti della RAF e divenne un temibile avversario.
Dopo l’8 settembre molti piloti passarono nell’Aviazione Nazionale Repubblicana iniziando una guerra fratricida contro i loro connazionali passati alle forze alleate.
Mitsubishi A6M Zero-Sen
Il più noto e impiegato caccia giapponese, lo Zero, esordì
in Cina nel luglio 1940 e rimase in prima linea fino alla fine del conflitto.
Questo eccezionale velivolo surclassava ogni caccia alleato, tanto che
all’inizio del conflitto gli americani identificavano ogni caccia giapponese
con lo Zero. In ogni caso questo aereo doveva la sua manovrabilità e il lungo
raggio d’azione all’assenza di blindatura del posto di pilotaggio e di serbatoi
autosigillanti. Dei 10937 Zero prodotti,
molti furono trasformati in kamikaze e più di
Messerschmitt Bf109
Era il caccia preferito dai migliori piloti tedeschi e lo stesso Erich Hartmann, dall’alto delle sue 352 vittorie, lo preferiva agli aerei più moderni. All’apice dei bombardamenti diurni americani, la sua versione leggera forniva la copertura dall’alto mentre la versione pesante attaccava i bombardieri. Era un aereo estremamente versatile: le sue ultime versioni includevano addirittura un caccia da alta quota con cabina pressurizzata. Venne prodotto dopo la guerra in Cecoslovacchia e in Spagna e complessivamente ne vennero costruiti circa 35000 esemplari: una delle maggiori produzione di tutti i tempi.
SuperMarine Spitfire
Il prototipo dello Spitfire volò per la prima volta il 5 marzo 1936; includendo i 2556 Seafire, ne vennero prodotti 20351 esemplari prima della fine del suo utilizzo nel 1947. Anche se gli Hurricane erano più numerosi, gli Spitfire divennero il simbolo della tenace e quasi impossibile resistenza britannica all’aggressore. Le versioni potenziate col motore Merlin erano considerate le migliori dagli esperti per via della linea aggraziata, dalle dimensioni più contenute e dei comandi più leggeri. Per migliorarne la velocità in rollio, l’ala finì per essere troncata alle estremità, rovinando così l’elegante forma originaria.
P38 Lightning
Quando effettuò il suo primo volo, il 27 gennaio 1939, il P38 era l’aereo più moderno dell’epoca. I piloti potevano volare più in alto e più lontano dei loro avversari, e ciò permetteva loro di scegliere il momento e il luogo del combattimento. Alla fine del 1942 il P38 era l’unico aereo americano che poteva competere con quelli nemici. Erano molte le caratteristiche che facevano di questo aereo un fuoriclasse: le eliche controrotanti, l’elevata potenza di fuoco, i due motori, gli alettoni azionati idraulicamente e l’ampia autonomia.
Messerschmitt Me262
Il rivoluzionario Me262 fu il primo jet operativo la cui
velocità di
Giardino Stefania – Ferretto Chiara – Rovatti Mariangela
Il volo nella narrativa,nella letteratura, nei miti e nei sogni
Il volo ha sempre
suscitato l’interesse e curiosità nel corso dei tempi da parte dell’uomo
Diversi richiami ad esso sono presenti nelle varie espressioni culturali che
l’uomo ha tracciato nella storia. Esaminando questo percorso è possibile
cogliere il modo di pensare il volo da parte dell’uomo, come si è evoluto, cosa
ha significato, perchè è stato desiderato, ma anche perchè tanto temuto.
Solo in questo modo,
solo attraverso questo percorso all’interno del fascino e del desiderio
dell’uomo di volare simbolizzato attraverso le arti è stato reso possibile,
oggi,
il volo.
La passione per il volo
rappresenta un po’ l’espressione del desiderio oltre ogni limite,la possibilità
di osare, di essere libero.
Riportiamo utili
recensioni che, pur nella loro brevità, esprimono adeguatamente l’essenza dei
testi corrispondenti:
I Piloti della
domenica ( Autore: Michele Gagliani)
Un libro scritto da un
pilota della Domenica, la cui passione e l’amore per il volo,
trasmettono entusiasmo a
colui che legge tra le righe del suo libro. Una biografia scritta di getto, con
il cuore, un pizzico d’ironia e di umorismo. Gagliani accompagna il lettore
alla scoperta del cielo dal suo primo decollo con il Piper Cub J3 alle
esperienze come istruttore.
...e mi scambiarono per un angelo (Autore:Gianfabio
Scaramucci)
Un libro, dalla facile e
gradevole lettura, che racconta la passione e l’esperienza di un uomo, la cui
voglia di volare a volte superava la razionalità.
Grazie a persone come
lui, oggi, disponiamo di fantastici Deltaplani con cui voliamo e viviamo
sensazioni ed emozioni stupende, in un contesto di assoluta sicurezza e
naturalezza.
Il gabbiano Jonathan Livingston (Autore: Richard Bach)
Jonathan Livingston è un
gabbiano cha abbandona la massa dei comuni gabbiani per i quali volare non è
che un semplice e goffo mezzo per procurarsi cibo e impara ad eseguire il volo
come atto di perizia e di intelligenza, fonte di perfezione e gioia. Diventa
così il simbolo della guida ideale di chi ha la forza di ubbidire alla propria
legge interiore quando sa di essere
giusto nonostante i pregiudizi degli altri; di chi prova un piacere particolare
nel far bene le cose a cui si dedica. Con Jonathan il lettore viene trascinato in un entusiasmante avventura di
volo, di aria pura, di libertà.
Le ali del tempo (Autore: Richard Bach)
Richard incontra un
problema nel progettare interventi sul suo aeroplano e come in sogno, la
soluzione si presenta alla sua mente, accompagnata dall’immagine del volo,
bello e misterioso, di una giovane donna.
Incuriosito il
protagonista si dedica alla ricerca del mondo che le visioni gli hanno rivelato
e sperimenta uno stato simile al sogno che gli consente di conoscere una vita
parallela a quella reale. Richard ha modo di visitare Saunders-Vixen, una
fabbrica di aeroplani dove ogni questione tecnica relativa ai congegni di volo
sembra magicamente risolversi, e dove, impegnata nella progettazione di aerei,
lavora anche la musa dei suoi sogni.
Il nuovo libro di Bach
racconta il percorso di un uomo che, abbandonandosi al gioco e alla fantasia, scopre il senso più profondo
del suo lavoro e delle sue passioni
Azzurro Perfetto (Autore: Barlocchetti S.)
Sergio e il suo
coloratissimo aereo compiono svariate incursioni nella quiete dei cieli tanto
che per il pilota-scrittore volare diventa proprio una modalità dell’essere.
Stare con la testa fra
le nuvole aiuta ad ascoltare ed a riordinare le idee, così come porta alla
mente nuove e bizzarre avventure, come una dichiarazione d’amore “volante” per
far innamorare qualsiasi fanciulla.
Biplano (Autore: Richard Bach)
“Biplano”, come dice Ray
Bradbury nell’introduzione, “non è un libro sul volo ma sulla capacità di
liberarsi; un trionfo non della macchina ma dell’immaginazione”.
Si tratta del racconto
di un pilota che deve trasferire un biplano del 1929 da un capo all’altro degli
Stati Uniti, viaggiando senza radio. Il pilota e e l’aereo ricoprono il piacere
di un volo classico, come facevano i pionieri dell’aria, senza strumenti,
viaggiando di giorno e di notte, dormendo sotto una coperta di stelle e
riscoprendo così il valore delle
piccole cose e dell’amicizia.
Zingari del cielo (Autore: Detti E.)
Gli zingari del cielo
sono come quelli della terra ma si muovono in un altro elemento.
Volano, insegnando non
solo i segreti del volo e le leggi fisiche ma anche quelle morali, che stanno
alla base della capacità di gestirsi in cielo. Libro di valore didattico in
quando emergono dal racconto molte informazioni tecniche.
I loro cieli (Autore: Vecchione E.)
Vecchione racconta la storia del volo in Italia e nel mondo,
riproducendo fatti e personaggi direttamente nella cabina di volo. Libro in
grado di attrarre a sè il lettore e nello stesso tempo di sottrarlo alla noia
della monotonia quotidiana.
Da questi libri emerge
la constatazione che se oggi il mondo ha
ancora tanti segreti per l’uomo, anche l’universo dell’anima di ognuno
di noi ha i suoi misteri che aspettano solo di essere scoperti.
Questa è la sintesi del
messaggio con cui Bach ci apre un mondo meraviglioso in cui l’immagine del volo
è la chiave per rendere la realtà intorno a noi ricca di significato. In “Il
gabbiano Jonathan Livingston”, Jonathan perfeziona sempre di più la sua tecnica
di volo e prediligendo l’altezza si isola dallo stormo. All’inizio la
separazione è dura, ma Jonathan ha finalmente conquistato l’essenza della vita,
ha trovato ciò che di essa rende felici: il conoscere e il migliorare i propri
limiti. Il suo desiderio più grande è di poter comunicare ai suoi simili le sue
scoperte e un giorno due gabbiani bianchissimi lo conducono in un mondo
migliore, dove ci sono tanti gabbiani che imparano a volare e molti altri che
insegnano loro a farlo. Jonathan vedendoli sogna di diventare come loro. Sarà
così perchè riuscirà a raggiungere nuovi traguardi, capirà che la vita del
“vecchio mondo” era vincolata da spazio e tempo. Dopo poco tempo ritornarà al
suo stormo dove incontrerà Martin, Charles e Sullivan. Finalmente qualcun altro
aveva sentito il richiamo del fascino delle altezze.
Così come alcuni
gabbiani anche alcune persone si accontentano di volare basso, di assecondare i
ritmi imposti dalla routine, mortificando e soffocando le proprie doti e
capacità. Spesso nella vita di tutti i giorni è difficile scoprire le proprie
aspirazioni, i propri talenti, la strada che bisogna percorrere per raggiungere
la felicità e la pace con noi stessi; Bach ci invita a riflettere per farci
capire che tutti questi ostacoli non sono che i limiti del tempo e dello spazio,
i quali non fanno parte della nostra vera vita e non devono impedirci di
ascoltare la nostra anima.
In “Illusioni” e in
“Nessun luogo è lontano” Bach racconta le esperienze di un pilota che gira di
città in città vendendo giri su un vecchio biplano. Durante un’estate conosce
Donald Shimoda, un personaggio che ha la stessa passione per il volo e che sarà
con lui tutta l’estate, diventando suo amico e rivelandosi come un “messia”
moderno. Insieme si incontrano in luoghi immaginari, provando esperienze con la
forza del pensiero e della volontà. Tutto sembra un pò fuori dal mondo, ma
dietro a discorsi strani come l’attraversamento dei muri, il nuotare nel
terreno, si celano i pilastri del nostro vivere. Il protagonista vuole
diventare un messia, imparare ad interpretare i segreti dell’essere per essere
migliore (pur comportando ciò molta fatica).
Bach definisce la vita
come “un quaderno di esercizi di cui bisogna riempire le pagine”.
L’esistenza, quindi, non
è per lui che un preludio per quella che sarà la vita vera. Per questo Shimoda
non dà alcuna importanza al mondo e agli eventi terreni: la sua mente è già
oltre, niente incatena il suo pensiero che è già proiettato verso l’altra vita.
La vita di Bach è una missione: se si riesce a vivere senza farsi condizionare
troppo dal tempo e dai problemi, allora la missione è compiuta; in caso
contrario si continuerà a vivere con la certezza di un mondo che è solo frutto
della nostra immaginazione. Bisogna quindi credere molto in noi stessi,
conoscendo la propria anima anche negli angoli più ombrosi.
In un’epoca come la
nostra, caratterizzata dal progresso ma contemporaneamente da una lenta e
graduale perdita di valori, Bach richiama la nostra attenzione sulla nostra
vita e sul suo senso che si sta perdendo in mezzo alle tante cose che
“affollano” il mondo. Essa non è fatta di “cose passeggere”, dobbiamo
preoccuparci del progresso della nostra vita e dell’elevazione di essa. Ogni
esperienza deve arricchirci e ogni realtà deve essere il trampolino di lancio
per un nuovo volo.
I temi trattati da Bach
ricordano gli ideali di Hermann Hesse in “Siddartha”.
L’uomo di Hesse trova in
se stesso le risposte, perchè è l’uomo il pozzo più profondo dell’eterna
consapevolezza. Bach ci chiede di pensare che “non esiste nulla che sia un
problema senza un dono per te nelle mani. Tu cerchi problemi perchè hai bisogno
dei loro doni”..per migliorarti
Nasce a Reggio Emilia
nel 1474 da nobile famiglia bolognese. Il padre svolgeva le mansioni di
capitano della rocca di Reggio, al servizio degli Estensi. Ebbe dalla moglie
ben 10 figli, di cui Ludovico era primogenito. Nel 1484 il padre, dopo essere
stato prescelto ad amministrare la città di Ferrara, vi si trasferisce con
tutta
Già l’Ariosto cominciava
a comporre carmi in latino e poesie in volgare, quando nel 1500 gli muore il
padre. Deve immediatamente abbandonare gli studi e pensare a mantenere la
madre, a provvedere all’educazione dei fratelli (cui andava insegnata una
professione) e ad assicurare una dote alle ultime due sorelle nubili, rimaste
ancora in casa. Inoltre deve sistemare il patrimonio dissestato del padre.
Dal 1500 al 1503 svolge
le funzioni di capitano della rocca di Canossa, sempre alla corte degli
Estensi. Poi passa al servizio del card. Ippolito, fratello del duca di Ferrara
Alfonso I. E’ costretto a prendere gli ordini minori, che era il minimo
richiesto per ottenere dei benefici ecclesiastici. Il cardinale non aveva molta
stima per i lavori poetici dell’Ariosto e preferiva utilizzarlo nelle faccende
più varie, sia interne che esterne alla corte. In pratica Ludovico faceva le
funzioni del segretario personale e del diplomatico. Il cardinale lo portava con sé nei suoi viaggi,
sottoponendolo a dure fatiche, facendogli correre, a volte, spiacevoli rischi.
A quel tempo infatti gli Estensi simpatizzavano per i francesi, erano in guerra
con Venezia per questioni di confine e il papato era intenzionato a
impadronirsi di Ferrara, ai confini con lo Stato della Chiesa. Il duca Alfonso
venne persino scomunicato. Due volte l’Ariosto rischiò di morire dopo essersi
recato a Roma, presso il papa Giulio II, in qualità di ambasciatore.
Ripetutamente l’Ariosto chiedeva di svolgere incarichi meno gravosi, ma il
card. Ippolito non ne voleva sapere.
Nel 1513 si reca a Roma dal papa Leone X, che, quand’era stato cardinale aveva mostrato d’essergli amico e ammiratore, per chiedergli un ufficio più tranquillo, che gli permettesse di dedicarsi agli studi, ma non ottiene nulla. Al ritorno, facendo sosta a Firenze, conosce e ama Alessandra Benucci, già moglie di un ferrarese, che però due anni dopo morirà. L’Ariosto la sposerà segretamente solo nel 1527, perché la Benucci non perdesse l’usufrutto del patrimonio del primo marito, di cui erano eredi i figli. Inoltre l’Ariosto avrebbe perso alcune rendite ecclesiastiche connesse con gli ordini minori presi in gioventù. I due non si separeranno mai.
Nel 1516 pubblica a
Ferrara L’Orlando Furioso, che è il suo capolavoro. Fu dedicato al cardinale,
il quale però, pur pagando l’edizione, ne rimase alquanto insoddisfatto. L’anno
dopo, allorché il cardinale venne nominato vescovo di Buda in Ungheria,
l’Ariosto si rifiutò di seguirlo, perdendo alcuni benefici che aveva già
maturato.
Nel 1518, costretto da
necessità economiche, passa al servizio del duca Alfonso, il quale, evitando di
affidargli missioni al di fuori di Ferrara, gli permette, in un primo momento,
di studiare e rivedere il suo poema. Tuttavia, nel 1522, avendogli il duca
sospeso lo stipendio a causa della guerra contro il papato, è costretto ad
accettare il governatorato della Garfagnana, sull’Appennino tosco-emiliano, una
regione assai ribelle agli Estensi che da poco l’avevano sottomessa. L’incarico
era onorifico e lucroso, ma difficile e molto lontano dalla sensibilità e dagli
interessi del poeta. E comunque l’Ariosto si dimostrò all’altezza della
situazione, governando con molto senso pratico e onestà (ad es. intercedeva a
favore dei sudditi colpevoli di reati commessi per ignoranza o per misere condizioni
di vita, anche se chiedeva continue milizie per reprimere i rivoltosi).
Dopo tre anni di governo
torna a Ferrara, dove, per amore di tranquillità, rifiuta il posto di
ambasciatore presso
Ludovico Ariosto cominciò
a scrivere l'Orlando Furioso, poema cavalleresco in ottave, nel 1504 circa.
Pubblicò la prima edizione in 40 canti nel 1516, una seconda edizione riveduta
e corretta nello stile, nel
Il primo è la guerra che
Agricane, re dei Mori, scatena contro Carlo Magno invadendo
Il secondo filo
conduttore, già avviato da Boiardo, riprende l'infelice passione di Orlando per
Angelica. La donna fugge da lui e da altri pretendenti; Orlando, cercandola,
affronta diverse avventure; Angelica intanto incontra Medoro, reduce da una
generosa ed eroica impresa; lui è morente, lei lo cura, lo guarisce, se ne
innamora e lo fa innamorare di sé. Quando Orlando scopre che i due si amano,
impazzisce di gelosia e con la sua forza prodigiosa fa a pezzi tutto ciò che
trova. Per fortuna interviene il paladino Astolfo, già protagonista di bizzarre
avventure; nell'isola di Alcina è stato trasformato in mirto; liberato da
questo incantesimo, è giunto, attraverso multiformi peripezie, in cima al monte
del Paradiso terrestre, dove incontra l'evangelista san Giovanni che gli affida
il compito, voluto da Dio, di far rinsavire Orlando. Accompagnato dal santo,
sale sulla Luna, dove si trova tutto ciò che si è perduto in terra, e recupera
il senno di Orlando.
Il terzo filo conduttore
è l'amore tra il saraceno Ruggiero e
Il mitico cavallo alato
Mentre nel mito greco la figura del cavallo alato è espressa attraverso l’immagine di Pegaso, nella descrizione dei mostri favolosi delle terre orientali la stessa figura si ritrova accreditata di una reale esistenza col nome di Ippogrifo. In epoca successiva ritroviamo questo animale nel IV libro dell'Orlando Furioso dell'Ariosto. Nel poema, Orlando si innamora fino alla follia di Angelica, ma non è corrisposto. Astolfo parte alla ricerca del senno dell'eroe, prima da San Giovanni, in Paradiso, poi sulla Luna. È chiaro che per raggiungere queste località è necessario un veicolo eccezionale, una cavalcatura fantastica: è l'ippogrifo.
In quest'opera l'ippogrifo trae elementi sia dalla figura di Pegaso che da quella del Grifone, un incrocio tra leone e aquila. Nel poema dell'Ariosto le parti leonine del grifone sono sostituite con quelle di un cavallo, mentre rimangono la testa e le ali dell'aquila.
L'idea del connubio tra grifone e cavallo si trovava già nelle Bucoliche di Virgilio, in un passo che considerava questo incrocio come qualcosa di impossibile e assurdo, visto il leggendario odio tra i due animali:"Iungentur iam grypes equis": da oggi i grifoni si uniranno ai cavalli (Egloga VIII, 27).
L'Ariosto, al contrario, crede che proprio da questo connubio sia nato l'ippogrifo.
Letture: dall'Orlando Furioso dell'Ariosto (canto IV):
18. Non è finto il destrier, ma naturale,
Ch'una giumenta generò d'un grifo:
Simile al padre avea la piuma e l'ale,
Li piedi anteriori, il capo e il grifo,
In tutte l'altre membra parea quale
Era la madre, e chiamasi ippogrifo;
Che nei monti Rifei vengon, ma rari,
Molto di là dagli aghiacciati mari.
[...]
42. (...) Scesero il monte, e dismontaro in quella
Valle, ove fu la donna vincitrice,
E dove l'ippogrifo trovaro anco,
Ch'avea lo scudo, ma coperto, al fianco.
43. La donna va per prenderlo nel freno:
E quel l'aspetta fin che se gli accosta;
Poi spiega l'ale per l'aer sereno,
E si ripon non lungi a mezza costa.
Ella lo segue: e quel né più né meno
Si leva in aria, e non troppo si scosta;
Come fa la cornacchia in secca arena,
Che dietro il cane or qua or là si mena?
44. Ruggier, Gradasso, Sacripante,
e tutti Quei cavallier che scesi erano insieme,
Chi di su, chi di giù, si son ridutti
Dove che torni il volatore han speme.
Quel, poi che gli altri invano ebbe condutti
Più volte e sopra le cime supreme
E negli umidi fondi tra quei sassi,
Presso a Ruggiero al fin ritenne i passi.
45. E questa opera fu del vecchio Atlante,
Di cui non cessa la pietosa voglia
Di trar Ruggier del gran periglio instante:
Di ciò sol pensa e di ciò solo ha doglia.
Però gli manda or l'ippogrifo avante,
Perché d'Europa con questa arte il toglia.
Ruggier lo piglia, e seco pensa trarlo;
Ma quel s'arretra, e non vuol seguitarlo.
dall'Orlando
Furioso dell'Ariosto (canto VI):
18. Quello ippogrifo, grande e strano augello,
Lo porta via con tal prestezza d'ale,
Che lascieria di lungo tratto quello
Celer ministro del fulmineo strale.
Non va per l'aria altro animal sì snello,
Che di velocità gli fosse uguale:
Credo ch'a pena il tuono e là saetta
Venga in terra dal ciel con maggior fretta.
19. Poi che l'augel trascorso ebbe gran spazio
Per linea dritta e senza mai piegarsi,
Con larghe ruote, omai de l'aria sazio,
Cominciò sopra una isola a calarsi,
Pari a quella ove, dopo lungo strazio
Far del suo amante e lungo a lui celarsi,
Di sotto il mar per camin cieco e strano.
[...]
23. Come sì presso è l'ippogrifo a terra,
Ch'esser ne può men periglioso il salto,
Ruggier con fretta de l'arcion si sferra,
E si ritruova in su l'erboso smalto.
Tuttavia in man le redine si serra,
Che non vuol che 'l destrier più vada in alto:
Poi lo lega nel margine marino
A un verde mirto in mezzo un lauro e un pino.
dall'Orlando Furioso dell'Ariosto (canto XXXIII):
96. Voglio Astolfo seguir, ch'a sella e a morso,
A uso facea andar di palafreno
L'ippogrifo per l'aria a sì gran corso,
Che l'aquila e il falcon vola assai meno.
Poi che de' Galli ebbe il paese scorso
Da un mare a l'altro e da Pirene al Reno,
Tornò verso ponente alla montagna
Che separa la Francia da
la Spagna.
Presentiamo altre immagini
significative di esseri alati che testimoniano l’ansia dell’uomo nella
conquista dello spazio.
Il Grifone : metà leone e metà aquila
Il grifone ha una
diffusione iconografica molto vasta e antica. E' un incrocio tra due animali
forti e nobili: il leone, re della terra, e l'aquila che domina gli animali
dell'aria. E' rappresentato come un leone con le ali e la testa d'aquila,
spesso con gli artigli da rapace. Si ritrovano simili raffigurazioni presso gli
Egizi, con la variante dell'avvoltoio, e in Mesopotamia. Il motivo si ritrova
poi in Grecia, nelle opere di Ctesia. Nei reperti della pittura vascolare
troviamo spesso questi mostri raffigurati in lotta con i cavalli. E' per questo
che Virgilio cita come un esempio di cosa assurda l'idea che un cavallo si
potesse accoppiare con questo animale, come già segnalato precedentemente:
"Iungentur iam
grypes equis": da oggi i grifoni si uniranno ai cavalli (Bucoliche, egloga
VIII, 27).
Letture:
dal Milione di Marco Polo
Alla fine del 1200, Marco
Polo parla del grifone come di un terribile animale che vive nel Madaghascar:
"Madeghascar si è una isola
verso mezzodì, di lungi da Socotra mille miglia, e questi sono saracini che
adorano Malcometto (...).
Qui nascono più leofanti, che in parte che sia nel mondo; e ancora per tutto l'altro mondo non si vendono e non si comperano tanti denti di leonfanti, quanto si fa in questa isola e in quella di Zachibar (...).
Dicommi certi mercatanti,
che vi sono iti, che v'ha uccelli grifoni, e questi uccelli apariscono certa
parte dell'anno, ma non son così fatti, com'e' si dice di qua, cioè, mezzo
uccello e mezzo lione, ma sono fatti come aguglie, e sono grandi com'io vi
dirò. E' pigliano lo leonfante, e portanlo suso nell'àiere, e poscia li
lasciano cadere, e quegli si disfà tutto, e poscia si pasce sopra a lui.
Ancora dicono coloro, che
gli hanno veduti, che l'alie loro sono sì grande che cuoprono venti passi, e le
penne sono lunghe dodici passi, e sono grosse come si conviene a quella
lunghezza".(Marco Polo, da Le meraviglie del mondo, detto il Milione,
1298).
Pegaso era il celebre
cavallo alato della mitologia greca sgorgato dal tronco di Medusa decapitata da
Perseo.Divenne così il cavallo di questo eroe che aiutò a liberare Andromeda da
un mostro marino a cui era stata offerta in sacrificio.Catturato da
Bellerofonte mentre si dissetava alla fonte di
Pirene,Pegaso fu determinante nell’impresa di Perseo contro
Pegaso
Il volo nei miti
Miti e leggende sulla
relazione uomo-spazio giungono a noi da tempi remoti. Esemplari in tal senso ci sembrano i
seguenti:
Fetonte è figlio di Elio
che a sua volta è fratello di Selene (la Luna) e come lei è stato generato dal titano Iperione; Elio conduce
ogni giorno il carro che trasporta il Sole lungo il suo percorso diurno da
Oriente ad Occidente. Qui Elio scioglie i cavalli e li lascia pascolare
nell’isola dei beati; poi carica cocchio e cavalli su di una nave dorata
costruita da Efesto e navigando lungo il fiume Oceano ritorna ad oriente.
Fetonte desiderava sopra ogni cosa guidare il carro del Sole e insistette tanto
affinchè il padre gli concedesse l’opportunità di farlo. E così fu perchè un
giorno Elio gli concedette di sostituirsi a lui pur raccomandando al figlio di
mantenersi ad una giusta distanza dalla Terra, perchè se si fosse allontanato
troppo da essa gli uomini avrebbero sofferto e sarebbero morti per il freddo,
se invece si fosse avvicinato troppo avrebbe arso il suolo.
Fetonte allora, volendo
dare prova di abilità alle sorelle Climene e Prote, spronò i cavalli conducendo
il carro ad una velocità così elevata da perderne il controllo. Il Sole schizzò
via dal suo percorso e arse la volta celeste lungo un cerchio massimo, che
corrisponde all’odierna Via Lattea. Zeus adirato con Fetonte per il danno
arrecato al mondo e per l’incoscienza e l’irrresponsabilità che egli aveva
dimostrato, lo colpì con un fulmine facendolo precipitare nell’Eridano, il
favoloso fiume, generalmente identificato col Po. Presso il fiume accorsero le
sorelle dell’infelice ragazzo, le Eliadi, e ne piansero la morte così a lungo
che gli dei le trasformarono in pioppi cresciuti sulle rive del fiume.
In teatro la tragedia si
conclude così:
Vorrei levarmi a volo
sull’onda marina
fino alla spiaggia
adriatica
e all’acqua del fiume
Eridano,
dove nel flusso impetuoso
le giovinette infelici
figlie del Sole stillano
per la misera sorte di
Fetonte
lacrime in goccia di ambra
fulgente
Cartone preparatorio per gli affreschi del palazzo comunale di Ferrara
realizzati da Funi alla metà degli anni ’30. Zeus scaglia l’incauto Fetonte nel
fiume Eridano.
Il mito comprende due interpretazioni differenti. La prima
narra che, quando Minosse venne a conoscenza del fatto che Dedalo aveva
favorito l’accoppiamento della regina Pasifae, sua moglie, con il toro bianco
di Poseidone, dio del mare, lo rinchiuse nel Labirinto, progettato dallo stesso
Dedalo insieme al figlio adolescente Icaro. Una seconda versione invece narra
che vennero rinchiusi nel Labirinto nel momento in cui Minosse si convinse che Dedalo avesse aiutato Teseo ad entrare in esso
per uccidere il Minotauro.
Una volta all’interno
della prigione e non potendo evadere in altro modo, l’ingenioso Dedalo decise
di fuggire in volo: raccolse parzialmente molte penne d’aquila, che gli uccelli
lasciavano cadere sorvolando il labirinto, e con esse fabbricò due paia d’ali
che poi adattò con la cera al proprio corpo e a quello del figlio,
raccomandando a quest’ultimo di non avvicinarsi troppo al sole per evitare il
liquefarsi della cera. Icaro non tenne conto dell’avvertimento paterno:
eccitato dal volo cominciò a salire in alto, sempre più in alto, finchè accadde
l’inevitabile: la cera si sciolse, le ali si staccarono e Icaro cadde nel mare
e annegò. Quando Dedalo si volse indietro a controllare che il figlio lo
seguisse non lo vide più. Subito esplorò la superficie del mare, ma
inizialmente trovò soltanto le penne e le piume delle ali galleggianti
sull’acqua. Poi riemerse anche il corpo senza vita del figlio allora Dedalo,
piangente, lo raccolse e lo portò su un’isola vicina (denominata
successivamente Icara)e lo seppellì.
Le penne d’aquila,
sparpagliatesi fra le onde,si trasformarono in isole di varia grandezza. Venne
dato loro il nome di Sporadi, che in lingua greca significa “sparpagliate”.
Statua di Antonio Canova.
Dedalo sta applicando con amorevole premura ad Icaro delle ali con la cera.
Più grave fu la colpa di
Bellerofonte, figlio di Glauco e nipote di Sisifo, artefice di grandi imprese
mitologiche, che abbandonata la città di Corinto avvolto in una nube, dopo
avervi ucciso un certo Bellero (da cui il nome di Bellerofonte) ed il proprio
fratello, si rifugiò presso Preto, re di Tirinto. Ma quando
Si narra che
Bellerofonte trovò Pegaso presso un’altra fonte,
Quindi a cavallo di
Pegaso piombò dall’alto sulla Chimera, la colpì con molte frecce e le conficcò
un blocco di piombo tra le mascelle; essa con l’alito di fuoco lo fuse ed il
piombo fuso le scese giù per la gola bruciandola interiormente. Quando tornò da
Iobate, questi, infastidito dal fatto che fosse tornato illeso, gli commissionò
un altro pericoloso incarico: combattere i pericolosi Solimi e le loro alleate,
le Amazzoni. Bellerofonte assolse anche questo compito, forte del fatto che
cavalcando Pegaso poteva restare ad un’altezza tale che le frecce dei suoi
nemici non potevano raggiungerlo.
Quando poi tornò ancora da Iobate, questi invece di accoglierlo con gli onori dovuti ad un vincitore, schierò contro di lui le guardie reali, ma Bellerofonte accortosi delle intenzioni ostili di Iobate, pregò e ottenne da Poseidone che gonfiasse le acque del fiume Xanto inondandone la piana alle sue spalle mentre avanzava verso il palazzo reale. Accadde allora che le donne xantie, per proteggere le loro dimore e le loro famiglie, decisero di andare incontro a Bellerofonte con le vesti innalzate, per offrirsi al suo piacere. Ma Bellerofonte, di fronte ad esse invece di approfittare del fatto che esse gli si concedevano, volse le spalle al palazzo reale e tornò sui suoi passi.
Solo allora il re si
accorse dell’onestà di Bellerofonte e dell’infondatezza delle accuse che gli
erano state rivolte da Preto e, per farsi perdonare nonché per premiarlo per il
suo valore ed il suo coraggio, lo nominò successore al trono di Licia e gli
concesse in sposa
Ma Bellerofonte,
inquieto e ambizioso com’era, non era affatto soddisfatto del suo successo che
pure gli avrebbe procurato prosperità e serenità per il resto dei suoi
giorni:egli infatti voleva molto di più; così in preda ad una insana, delirante
esaltazione, sempre a cavallo di Pegaso volle salire sull’Olimpo e trovare
posto tra gli dei.
Bellerofonte
Allora Giove per
punirlo, inviò un tafano che punse Pegaso sotto
Bellerofonte sopravvisse
alla caduta, ma ne fu profondamente ferito nel corpo e nell’animo e finì i suoi
giorni cieco e storpio, vagando da solo per strade poco affollate, per
sottrarsi alla vista degli uomini.
I viaggi di Icaro, di
Fetonte e di Belleferonte, per i loro scopi (la fuga per Icaro, guida del carro
del Sole per Fetonte, la salita sull’ Olimpo per Bellerofonte) tutto sommato
legittimi, non costituiscono tanto espressioni di una chiara volontà umana di
emulare il divino, quanto prove dell’esistenza di limiti oggettivi e
invalicabili per l’uomo.
Prometeo era un titano.Si era schierato volontariamente al
fianco di Zeus nella famosa guerra dei titani,tuttavia era insofferente del
nuovo ordine olimpico perchè Zeus aveva assegnato agli dei i loro privilegi
stabilendo così il suo regno ma nessun pensiero aveva avuto per gli infelici
mortali.Per questi ultimi Prometeo nutriva un grande senso d’amicizia,e
desideroso di favorirli rubò il fuoco a Zeus per donarlo agli uomini.Prometeo
giunse di nascosto al focolare di Zeus sulla sommità dell’Olimpo,prese e
nascose una scintilla nel ramo cavo di un arbusto e,agitandolo nell’aria
affinchè il fuoco non si spegnesse, corse soddisfatto tra gli uomini. In
un’altra versione si raccontava che Prometeo avesse addirittura raggiunto il
sole e avesse acceso la sua fiaccola alla ruota solare. Gli uomini divennero
temerari e rivaleggiarono con gli dei. Zeus li punì mandando in Terra la prima
donna, un male “di cui” disse “gioiranno circondando d’amore ciò che costituirà
la loro disgrazia”. Prometeo venne
incatenato a una rupe nei monti della Scizia dove ogni giorno un’aquila gli
rodeva il fegato che sempre si rinnovava nella notte. Prometeo sopportò per
tantissimi anni la sofferenza atroce, finchè si decise a rivelare a Zeus una
predizione delle Moire che lui solo conosceva e cioè che ‘se il re degli dei si
fosse unito a Teti,gli sarebbe nato un figlio che lo avrebbe privato del
trono’.
Prometeo incatenato.
Zeus potè così evitare
l’unione funesta e, grato a Prometeo per averlo informato del segreto,lo
perdonò. Eracle, per volere di Zeus,abbattè l’aquila torturatrice e sciolse
dalle catene il titano benefico.
La leggenda di Prometeo rientra in questa ricerca mitologica come simbolo di volontà nel superare i limiti umani attraverso la conquista e la condivisione di un bene prezioso,sinonimo di luce e calore.Il fuoco, che l’eroe eleva nello spazio fino a raggiungere il sole.
Il volo nei sogni
Poiché i sogni di volo,
per necessità di cose, non possono avere alcun significato letterale, occorre
cercarne il significato simbolico, che può essere molto diverso a seconda del
contesto, del tono emotivo, negativo o positivo, che accompagna l’esperienza in
sogno e delle associazioni del sognatore.
Ecco alcune delle
possibili interpretazioni:
Il sogno di ”volare alto”, ”al di sopra degli altri”, o di “raggiungere la vetta” indica spesso ambizione, auto-esaltazione, desiderio di dominare e di eccellere. Questi desideri possono essere basati su reali capacità del sognatore, oppure su un’opinione di sé troppo buona, su progetti grandiosi, privi di rapporto con le capacità reali (in questo caso spesso il sogno di volo si conclude con una angosciosa caduta).
Diverso invece è il caso
di chi soffre di senso di inferiorità e volando cerca di superare la scarsa
stima di sé: in questo modo, infatti, egli può innalzarsi al di sopra di tutti
gli altri.
I sogni di volare
piacevolmente e spensieratamente possono indicare frequenti « voli » della
fantasia di qualcuno che “non tiene i piedi sulla terra”, che ha “la testa tra
le nuvole”, che indugia in fantasticherie e in castelli d’aria per sfuggire
alla banalità di una esistenza che non lo soddisfa. Il ripetere frequentemente
questo tipo di sogni, specialmente se volando ci si allontana molto dalla
terra, si rimane lontano a lungo, o non si è capaci di tornare, indica una
forte mancanza di realismo.
Se il volo è invece il
tentativo di sfuggire, in sogno, a figure minacciose o a qualche mostro
terrificante, allora può indicare un vero e proprio desiderio di fuga da una
situazione familiare, affettiva, o sociale che è fonte di angoscia e di
disagio.
In altri casi il volo
può rappresentare un rifiuto delle difficoltà e delle sofferenze della vita e
il desiderio di raggiungere un “altro mondo”, magari il Paradiso, dove non c’è
posto per il dolore e la sofferenza.
Il volo può anche
indicare il desiderio del sognatore di “elevarsi” al di sopra dei propri
limiti, delle vecchie abitudini e dei vari condizionamenti, nel tentativo di
“prendere il volo” con le ”proprie ali”, e vivere in modo più soddisfacente e
autentico. A volte questo desiderio di elevazione può avere un fondamento
spirituale, può esprimere cioè il bisogno dello spirito di elevarsi verso il
celestiale, il divino.
Tutto questo veniva
riassunto dagli antichi filosofi nel simbolico "Volo della Fenice".
Dopo la spiegazione razionale data sopra, ora sarà utile ricordare questo
importante mito, perché sarà più facile intuirne i profondi significati
esoterici.
Il mito della Fenice risale all’Antico Egitto, che fu culla di tutta la tradizione esoterica occidentale, e serve a spiegare, mediante simboli, il difficile concetto di rinascita spirituale e di fuga dal Ciclo del Serpente. Il simbolismo delle Fenice è presente in tutte le culture esoteriche perché rappresenta la condizione indispensabile per procedere nel cammino. Chi non sa risorgere dalle proprie ceneri come una Fenice non farà nessun progresso, ma ogni anno tornerà sotto il giogo del Serpente.
Ci sono vari "Cicli
della Fenice", alcuni lunghi anche migliaia di anni, legati ad esempio
alla precessione degli equinozi; qui ci limiteremo a quello relativo
all’evoluzione personale, così come lo intendevano i filosofi ermetici.
La Fenice - dice il mito
- giunta al termine della propria esistenza, si costruisce un sepolcro fatto di
incenso e di erbe aromatiche, nel quale si lascia morire, per poi rinascere
dalle proprie ceneri, più splendente di prima. Appena rinata raccoglie i resti
del nido in un fardello e vola ad Eliopoli, al Tempio del Sole, per deporlo
sull’Altare del Sole
In questo modo la Fenice
sfugge al Ciclo del Serpente, in quanto non muore alla fine del ciclo per
lasciare il posto alla propria discendenza, bensì rinasce dalle proprie ceneri.
A livello del percorso spirituale personale cosa significa tutto questo? Significa che con il sopraggiungere dell’autunno, e quindi con il ritorno degli impegni e dei doveri di cui si diceva sopra, la persona non andrà in contro a regressione, cioè non sciuperà il lavoro svolto durante l’anno e non ripartirà da zero, come fanno invece gli esseri soggetti alla legge del Serpente, bensì potrà ripartire da dove è arrivata, in modo da crescere di un gradino ad ogni anno dovrà volare via per liberarsi dalla sua natura di serpente. Anche i familiari e le persone con cui condivide la vita non saranno ostacolo alla sua evoluzione e tutto potrà procedere nelle migliori condizioni.
L'Io, nota Freud, non è
che non ci sia, ma, semplicemente, è una realtà infinitamente marginale. E'
come se fossimo tutti, coscientemente o meno, cartesiani, poichè se vi sono
cose di cui non abbiamo coscienza è come se per noi non ci fossero; ma non è
vero che la mente si identifica in tutto e per tutto con la coscienza;
viceversa, la coscienza è una piccola porzione della mente , una porzione
traballante per molti versi, e l'Io stesso è un punto di contatto tra cose ben
più importanti. Ben emerge, da queste considerazioni, come per Freud la mente
sia altra cosa rispetto all'Io o alla coscienza.La psiche è, invece, la mente
nel suo complesso e in essa trova spazio l'Io (che Freud chiama anche "Ego"),
il quale si configura come parte cosciente della psiche. Ed è molto curioso
come Freud non sia, propriamente, un filosofo a pieno titolo, ma un medico che
si interessa di psichiatria nel tentativo di curare alcune patologie precise ed
è altrettanto curioso come, da buon medico di fine Ottocento, fosse convinto
dei postulati del Positivismo materialista e ritenesse che per spiegare fatti
psichici si dovesse ricorrere ad eventi materiali, come se ogni attività della
mente fosse legata ad una parte del cervello. Man mano che Freud matura il suo
pensiero, però, prende sempre più le distanze da queste idee, a tal punto che
riterrà che un giorno, quando vi saranno gli strumenti adatti per farlo, sarà
necessario individuare le cause materiali della patologia psichica, ma, poichè
al momento non vi è disponibilità di tali strumenti, bisogna proiettare la
propria indagine (ed è ciò che egli fa) su ciò che è indagabile, ovvero sui
rapporti tra fatti psichici, trascurando quelli materiali. E' come se Freud, da
sempre considerato un anti-positivista, fosse in realtà un "positivista
mancato": ed egli comincia a praticare in una prima fase della sua
attività, insieme ad altri medici, la tecnica dell'ipnosi per curare certe
patologie, nella convinzione che tramite essa si possa regredire ad eventi del
passato rimossi e, facendoli riemergere, si può capire l'origine di determinate
"nevrosi" derivanti da conflitti interiori; si deve, cioè, far
emergere ciò che è stato rimosso per poterlo così curare. E qualcosa di questa
teoria originaria resterà sempre presente nel suo pensiero: in particolare,
Freud sarà sempre convinto che le patologie psichiche abbiano origine in traumi
e conflitti psichici irrisolti e tali conflitti vengono spesso rimossi , ossia
tolti dallo stato di coscienza e riposti altrove: la diagnosi/terapia consiste
nel farli riemergere e la diagnosi, pertanto, è anche la cura della malattia.
Ma Freud, nel corso della sua maturazione, tende sempre più a concepire quelli
che in origine chiamava "traumi reali" come "traumi virtuali",
cioè non effettivi: solo in rarissimi casi il trauma è legato ad un fatto della
vita reale, mentre nella stragrande maggioranza dei casi avvengono all'interno
della psiche umana e, in questa nuova prospettiva, Freud tende a respingere ora
l'ipnosi, poichè ha la funzione di far crollare le barriere. Dato che con la
rimozione certi eventi vengon fatti passare dalla coscienza alla non-coscienza,
è evidente che non possano emergere attraverso una prassi razionale (visto che
si trovano nascosti alla ragione) e l'ipnosi allora non serve più ad abbattere
gli ostacoli aggirandoli (perchè è troppo "artificiale"), bensì si
punterà sulla distruzione dei processi di rimozione, visto che essi hanno delle
falle, ad esempio i sogni e i lapsus, quando cioè si dice una parola per
un'altra (e per Freud la parola "scappata" inavvertitamente è quella
che per davvero si voleva dire). Si deve pertanto badare a ciò che le persone
dicono o fanno al di là della coscienza e, proprio come nel caso dei lapsus si
pronuncia una parola anzichè un'altra, così è anche per i comportamenti: ci
sono cose che facciamo senza rendercene conto (ad esempio, i tic) e scavando in
essi si coglie la verità della natura umana. Tuttavia, ciò non implica che
tutte le azioni che compiamo inconsciamente abbiano un significato: ad esempio,
non tutto ciò che è presente nei sogni ha un significato inconscio. Accettata
l'idea di non poter spiegare e curare i disagi psichici attraverso pratiche
materiali, Freud si propone di lavorare su un piano psicologico e il concetto
fondamentale che emerge da questo nuovo lavoro è quello di rimozione : esso
implica che determinate situazioni conflittuali che, proprio perchè tali, sono
pesanti per la coscienza, vengano "rimosse", senza però esser fatte
sparire del tutto; vengono cioè nascoste e collocate in quel vastissimo
serbatoio della psiche che Freud chiama " l'inconscio ". Esistono
dunque cose che la nostra psiche tende a considerare da evitarsi a livello
conscio e per questo motivo le rimuove, ma questa rimozione crea disagi che si
manifestano in estrinsecazioni psichiche e psicosomatiche (Freud concentra la
propria attenzione soprattutto sulla paralisi isterica) che scaturiscono
appunto da conflitti psicologici irrisolti che, per poter essere curati, devono
in qualche misura essere fatti emergere e dal fatto stesso di prenderne
coscienza, magari dolorosamente, nasce anche
Tratto da “
Qual venne a Climenè, per accertarsi
Di ciò ch’avea incontro a sé udito,
quei ch’ancor fa li padri ai figli scarsi;
tal era io, e tal era sentito
e da Beatrice e da la santa lampa
che pria per me aveva mutato sito.
Dante nella prima parte della similitudine si serve del mito per rendere la sua condizione interiore: si narra infatti che Fetonte, avendo sentito dire dal suo coetaneo Epafo, figlio d Giove, che non era figlio del Sole, si fosse recato dalla madre Climene per accertarsene.A conferma il padre Sole gli permise di guidare il suo carro, ma il giovane essendosi spinto su una rotta sbagliata, fu fulminato da Giove.(vv 1-3) Dante rende in tal modo l’ansia che ha di conoscere il proprio futuro dopo le tante minacciose previsioni udite durante il viaggio che sta compiendo; di questo stato d’animo si accorgono sia Beatrice che Cacciaguida ( vv.4-5)
Borrione Attilio – Trapella Mattia
Sport e Frecce Tricolori
Oggigiorno l’aspetto sicuramente più visibile dell’attività operativa dell’AMI è rappresentato dalla Pattuglia Acrobatica Nazionale "Frecce Tricolori". Esse costituiscono attualmente la più grande formazione militare del mondo, essendo composta da nove aerei più un solista. Dal 1982 la pattuglia acrobatica impiega gli MB339/PAN.
I differenti programmi di volo dipendono dalle condizioni meteorologiche locali e sono la conseguenza della pianificazione di precise e accurate manovre acrobatiche.
Durante l’inverno i nuovi arrivati e i vecchi piloti si scambiano i ruoli nella formazione e si addestrano duramente. L’esercitazione con pochi velivoli è seguita dalla costruzione della formazione completa, cosicchè, alla fine di marzo, la pattuglia è pronta ad effettuare l’intero programma di volo. Dopo gli ultimi ritocchi, la pattuglia si presenta al pubblico il 1° Maggio. La pattuglia partecipamediamente
ogni anno a 40 manifestazioni aeree e numerosi passaggi in volo.Una parte significativa dell’attività del 313° Gruppo è riservata all’addestramento operativo all’appoggio tattico ravvicinato e anti-elicottero. In particolare, tutto il personale è addestrato per raggiungere e mantenere la capacità di combattimento. Ciascun MB-339/PAN è convertibile in poche ore nella configurazione da combattimento.
La Preselezione di Idoneità Fisica è volta a dimostrare
l’efficienza fisica degli aspiranti, che debbono superare una serie di prove di
“forza” (minimo 10 trazioni alla sbarra, 15 piegamenti alle parallele, 30
piegamenti sulle braccia e 40 addominali, ogni serie di esercizi effettuata nel
tempo massimo di un minuto con un intervallo di dieci tra una prova e l’altra)
e di “resistenza” (corsa piana di
Il lungo addestramento prevede l’impiego di istruttori fissi provenienti, a rotazione su base mediamente triennale, dalle compagnie operative, che seguono gli allievi in ogni momento del loro processo di apprendimento. A loro si affiancano altri istruttori per specifiche materie (esplosivi, armi, topografia, operazioni anfibie, ecc.), generalmente dei marescialli incursori “anziani” assegnati al RAFOS.
Evoluzione. Apertura Cardioide
La forma fisica è altrettanto importante delle buone condizioni mentali. La maggior parte dell'addestramento di base dell'astronauta porta su esercizi e discipline specifici come l'immersione subacquea per simulare le condizioni di assenza di peso, nonché l'addestramento alla sopravvivenza.
Gli astronauti che devono affrontare dei viaggi
spaziali sono sottoposti per anni a durissimi e lunghi addestramenti in grado
di stabilire la piena idoneità ad affrontare l’audace avventura della conquista
spaziale. L’addestramento e la preparazione sono particolarmente delicati
quando vengono programmate missioni di lunga durata, perché gli astronauti
possono incontrare gravi problemi di adattamento. Il corpo umano ha subito al
sua evoluzione in condizioni ambientali per le quali la gravità “terrestre” è
un elemento necessario, anzi indispensabile e fondamentale. Quando la gravità
si riduce notevolmente, ossia nella cosiddetta “assenza di gravità”, si
producono gravi alterazioni biologiche. Ad esempio si ha un aumento del flusso
sanguigno al cervello, il cuore viene sottoposto a uno sforzo maggiore, possono
sopraggiungere nausea, vertigini, vomito. Nel giro di quattro settimane questi
disturbi spariscono, ma il rientro sulla Terra esige un ulteriore trattamento
speciale per recuperare l’equilibrio perduto. Prima di questa avventura bisogna
dimostrare di essere in grado di superare, sulla Terra, condizioni
particolarmente disagiate. I cosmonauti sovietici, ad esempio, vengono
abbandonati nelle regioni desertiche della Siberia, con un minimo di
equipaggiamento: debbono imparare a far fronte a tutte le difficoltà e gli
imprevisti che possono capitare in situazioni cosi estreme. In questo periodo
quindi si rinforza il fisico e si sviluppano le risorse psicologiche dei futuri
esploratori dello spazio.
Nei programmi in acqua bassa (acqua fino al petto) i piedi restano a contatto del fondo della piscina, durante la maggior parte degli esercizi, offrendo la possibilità di un impatto di minimo sforzo.
I programmi in acqua alta si svolgono ad una profondità tale da consentire il mantenimento della posizione verticale, senza tuttavia toccare il fondo, utilizzando attrezzi di galleggiamento (corpetti) per mantenere un corretto allineamento.
Caratteristiche principali della ginnastica in acqua
Galleggiamento
Un corpo in acqua galleggia e l'impatto delle articolazioni, durante gli esercizi, è inferiore a quello degli esercizi a terra.
A seconda della profondità dell'acqua il peso corporeo in piscina è ridotto, a causa delle inferiori forze gravitazionali.
Un corpo immerso fino al petto regge circa 25 - 30 % del suo peso.
Un corpo immerso fino alla vita regge circa il 50% del suo peso.
Inoltre il galleggiamento consente di sgravare l'apparato muscolo-scheletrico con il vantaggio di rilassare la muscolatura, assicurando stabilità e protezione alla colonna vertebrale.
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EFFETTO |
VANTAGGIO |
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Diminuisce la gravità |
Sensazione di leggerezza |
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Sgrava l'apparato muscolo-scheletrico |
Rilassamento della muscolatura e protezione della colonna vertebrale |
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Annulla i traumi articolari |
Assenza di dolori articolari |
Un programma bene articolato offre un allenamento molto efficace in un ambiente favorevole, per effetto del galleggiamento.
I programmi in acqua bassa vengono, in genere, eseguiti in acqua fino al petto, per ottenere il massimo beneficio, il controllo dei movimenti e i migliori effetti tonificanti anche per la parte superiore del corpo.
Resistenza
I muscoli per svilupparsi e tonificarsi devono lavorare contro una resistenza.
L'acqua offre maggiore resistenza dell'area, almeno dodici volte in più, rendendo ogni movimento più efficace.
Quando ci si muove in acqua si incontra sempre resistenza: ciò aiuta a fornire un esercizio più bilanciato, nel quale sono coinvolti anche muscoli antagonisti.
La resistenza è influenzata dalla velocità e dall'ampiezza del movimento.
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EFFETTO |
VANTAGGIO |
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Movimenti contro una resistenza |
Produce potenziamento muscolare |
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Attrito dell'acqua sul corpo |
Produce un massaggio che migliora la circolazione |
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Movimenti rallentati |
Migliora la percezione ed il controllo dei movimenti |
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Impossibilità movimenti bruschi |
Evita i traumi muscolo-tendinei ed osteo-articolari |
Alimentazione: Cosa mangiano gli astronauti?
Cosa c’è di più terreno del cibo? Cresce, viene lavorato, preparato e mangiato sulla terra. Ovvio? Non proprio. Perché qualcuno, gli astronauti, deve portarselo nello spazio. E cosa succede a una cosa nata e cresciuta a terra quando si trova in orbita? Senza gravità per farla ‘andar giù, senza frigoriferi per conservarla, senza fornelli per riscaldarla. Prima di ogni missione nello spazio gli astronauti si sottopongono ad attenti esami, e uno di questi riguarda il peso corporeo: non possono correre il rischio di ingrassare, visto che i sarti della Nasa cuciono le tute spaziali su misura. E una volta lassù, come si comportano i viaggiatori dello spazio? In assenza di gravità la fame aumenta o diminuisce? Chissà se esistono chef spaziali…
La curiosità ci ha guidato alla scoperta della cambusa dello Shuttle dove, ben sigillati, abbiamo trovato un’ampia varietà di prodotti, ma tutti disidratati e liofilizzati per essere meglio conservati in un ambiente privo di frigoriferi.
In ogni navicella è previsto un angolo cottura con un tavolino e sedie su cui appollaiarsi (sembra il termine più corretto in assenza di gravità). Per tutto il tempo delle missioni bisognerà però dimenticarsi di tavole apparecchiate, calici e argenteria ma, “la fame sappiamo come tenerla a freno. Certo si mangia meno – confessa – ma ogni membro dell’equipaggio mantiene le proprie abitudini alimentari: i russi prediligono il cibo in scatola almeno quanto gli americani il burro di noccioline, mentre io ad esempio non ho saputo rinunciare al parmigiano che, per esigenze di servizio, era composto in cubetti mono - boccone”.C’è poi il problema dei sapori, che nello spazio quasi si annullano. L’imperativo è dunque “assaggiare prima” per abituarsi ai cibi super-saporiti. Nello spazio la testa sembra proprio tra le nuvole e un costante senso di pesantezza unito all’effetto naso-tappato, fa dimenticare ogni tipo di sapore. Secondo Umberto Guidoni è proprio come avere il raffreddore: naso chiuso e testa pesante, l’aumento della pressione abbatte il gusto ed è perciò che si ricercano cibi più salati, più piccanti, dal sapore più forte. “Quando a terra ho assaggiato un cocktail di gamberetti in stile americano (con la terribile salsa di rafano verde) l’ho ritenuto immangiabile, mentre a bordo non ho neanche avvertito il piccante”.Dunque spaghetti alla carbonara e verdure stufate? “Non proprio, la dieta deve essere equilibrata e le verdure sono possibili solo nei primi giorni a causa del rapido deperimento.”
La dieta di un astronauta è seguita da nutrizionisti che verificano che i cibi contengano la giusta quantità di vitamine e proteine. In generale agli astronauti non occorrono molte calorie visto che il corpo umano in assenza di peso, lavora e consuma poco. La scelta dei cibi è però abbastanza varia: frutta, per lo più secca o disidratata, arachidi, dolci, biscotti, carne, pesce, caffè e succhi di frutta.
Naturalmente, nello spazio non si può cucinare, per cui il
rancio spaziale viene preparato a terra, disidratato
e conservato in sacchetti di plastica. Il procedimento ha due vantaggi:
quello della diminuzione del peso e quello della conservazione. Lassù non ci
sono frigoriferi e tutto si deve conservare a temperatura ambiente (interna,
naturalmente). Alcuni cibi poi vengono
termostabilizzati, una sorta di precottura industriale. E quando la fame
chiama, con una specie di siringa, si
perfora
E per il bere? Se sulla terra basta portare alle labbra un bicchiere d’acqua, su una stazione spaziale questo non accade: il bicchiere si inclina, ma l’acqua rimane lì. Facile come “bere un bicchier d’acqua” perde di significato. Le bottiglie sono tappate e il tappo è perforabile con una cannuccia. Niente bevande gassate però, perché le bollicine, in orbita, non vanno proprio giù!
Si pasteggia ad acqua, anche perché è il solo liquido riciclabile. Da tempo è messo a punto il wrs (water recycling system) un sistema che ricicla tutti i liquidi proveniente dall’igiene orale, dal lavaggio delle mani, dall’umidità dell’aria e dalle urine, attraverso un dispositivo di condensazione e purificazione. Gli esperti assicurano: l’acqua riciclata è più pura di quella che abitualmente scorre dai rubinetti terrestri. Sarà, ma Guidoni sul ammette che e il liquido che si ottiene dal processo di generazione e purificazione ha un insopportabile sapore metallico.
E per i contenitori come si fa? Niente bottiglie e niente bicchieri, ma sempre i soliti sacchetti di plastica siringati e pronti per trasformare polverine di caffè e succhi di frutta in gustose bevande. Guidoni però preferisce il the, e possibilmente non in bustina.
Chissà se una volta rientrati a terra ci si abitua facilmente. “Non c’è nessuna fase di transizione alimentare, una volta rientrati si ritorna al regime alimentare preferito. Per esempio quando siamo rientrati dopo l’ultima missione durata dodici giorni, la prima idea, di tutto l’equipaggio, è stata quella di una cena messicana, a base di bistecche. Cibo vero insomma.”
Non ci sono più gli astronauti di una volta, quelli del cinema, nutriti a spirulina e radice dell’oro. Si narra che le proprietà naturali di queste sostanze non facciano avvertire la stanchezza, il jet lag e siano contemporaneamente energetiche. Niente pillole salva-fame, niente barrette spaziali e, chissà, forse un giorno li vedremo galleggiare nella navicella pasteggiando a piadina romagnola e sangiovese!
In America, nella patria del fast food è nata una nuova moda: “space-food”. Si tratta dei piatti con cui banchettano gli astronauti in volo.
La cambusa, fino ad oggi, è stata rifornita da una società della Nasa, e comprende piatti che, venduti on line stanno andando a ruba in tutti gli Stati Uniti. La lista dei piatti preparati dai laboratori della Spacehab-Johnson Engineering è varia ed è ispirata alla cucina americana con qualche infusione etnica: polpettoni, stufati di carne, pizza e pollo messicano. Come fine pasto, la Nasa consiglia budini di pane, pasticci di ciliege, lamponi e gelato alla vaniglia.
Tutti questi piatti si sono rilevati invitanti non soltanto per gli astronauti, ma anche per i terrestri. E la Spacehab ne ha fatto subito un businnes, mettendo in vendita on line il menu spaziale. Le consegne del cibo avvengono solitamente nell’arco di due o tre giorni dall’ordinazione. Per le richieste internazionali o d’urgenza viene addebitato un piccolo extra. Il fatto che il cibo sia confezionato in modo poco appealing non sembra avere impressionato gli acquirenti, affascinati piuttosto dalla velocità di preparazione (il cibo viene consegnato già pronto per l’uso, se necessario, e va solo scaldato).
Facendo leva sulla possibilità di condividere qualcosa con gli eroi dello spazio, la Spacehab ha creato un catalogo di oggetti griffati dalla Nasa ispirati alle missioni spaziali, anche questi disponibili on line. Per chi ama l’avventura sono stati pensati sacco a pelo e borraccia con le foto degli equipaggi, mentre alle appassionate dello spazio è stato dedicata la navicella spaziale d’argento in miniatura da portare al collo o al polso.
Il cibo che i primi astronauti mangiarono nello spazio era
un emblema del loro coraggio. John Glenn, il primo uomo a mangiare in orbita,
scelse il suo cibo da un menù molto limitato.
Durante la prima missione il cibo fu tagliato in cubi, messi in ordine di grandezza, essiccati, congelati e ridotti in polvere o serviti con un semiliquido in un tubo d’alluminio. Il parere fu unanime: il cibo era poco appetitoso, difficile da preparare e anche difficile da “mandare giù” (in assenza di gravità anche deglutire è un’impresa).
La Nasa ha migliorato il repertorio culinario dello Space Shuttle fino ad arrivare ad una varietà di menù, che possono dividersi in categorie di articoli:
cibo reidratabile, metodo usato per ridurre il peso del cibo e conservarlo più a lungo. L’acqua rimossa deve essere ri-aggiunta all’articolo che è altrimenti duro e non commestibile. Ogni pacco deve contenere le indicazioni esatte del quantitativo di liquido da aggiungere. I cibi reidratabili includono zuppe, antipasti come cocktail di gamberi e ingredienti per la prima colazione;cibo termostabilizzato, cioè trattato con il calore per distruggere microrganismi ed enzimi. Le porzioni sono individuali, preconfezionate e possono essere tagliate dopo un breve riscaldamento. Questa categoria di cibo include pollo e prosciutto, pomodori e melanzane;cibo semi-umido, un tipo di conservazione che conserva il cibo riducendo l’acqua disponibile per la crescita microbica, ma trattiene l’acqua sufficiente per mantenere molle il cibo che può essere mangiato senza preparazione. Articoli di cibo che rappresentano questa categoria sono: pesche, pere, albicocche e manzo essiccato; cibo naturale, noci, biscotti. Si tratta di cibi già pronti per essere mangiati, imballati in borse flessibili e non richiedono lavorazioni prima del consumo in volo; carne irradiata, carne che viene cucinata, imballata e sterilizzata per esposizione a radiazioni ionizzanti in modo da renderla stabile a temperatura ambiente.
Gli accessori per la tavola sono sempre griffati Nasa: dal carrello multifunzione (contenitore piatto di cena), alla collezione personale di posate di cui viene dotato ogni astronauta. Si tratta di un coltello e di una forchetta, due cucchiai (uno grande e uno piccolo) e un paio di forbici per aprire le confezioni. Dopo il pasto, i contenitori vuoti vengono scartati, immagazzinati nello scomparto immondizia sotto il pavimento e poi… gettati nello spazio. Passerà qualcuno a raccoglierli?
I metodi di conservazione dei cibi
Lo scopo dell'essicazione è quello di rimuovere la quasi
totalità dell'acqua contenuta negli alimenti, fino a un massimo del 10-15%. I metodi naturali sono utilizzati fin
dall'antichità esponendo al sole gli alimenti fino ad una loro totale
disidratazione. Un esempio classico è quello del pesce secco dei paesi
orientali ma anche dei paesi nordici (lo stoccafisso). Hanno il difetto di
essere molti lunghi, e di non impedire la contaminazione e la modifica delle qualità
nutritive e organolettiche degli alimenti.
I metodi artificiali, nati
all'inizio del '900, avvengono riscaldando il prodotto tramite gas, radiazioni
infrarosse o contatto con superfici calde.
Questa tecnica, chiamata anche crioessicamento, consiste nell'essicazione per sublimazione di prodotti congelati. L'acqua contenuta nell'alimento sublima, ovvero passa dallo stato solido a quello di vapore senza passare dallo stato liquido. Questo fenomeno avviene a temperature inferiori ai zero gradi e sotto vuoto.
Il prodotto conserva le caratteristiche nutritive e organolettiche originarie, non cambia la sua forma, è fragile e si presenta spugnoso.
Il processo è piuttosto costoso e originariamente era
destinato solo a medicinali ed alimenti particolari (per gli astronauti e per
l'infanzia). Oggi le applicazioni sono cresciute, grazie all'abbassamento dei
costi di produzione. La principale caratteristica dei prodotti liofilizzati è
la facilità di reidratazione, molto
più veloce dei prodotti essicati in maniera tradizionale. Nella liofilizzazione le perdite di nutrienti
e di qualità organolettiche sono minime, inferiori ad ogni altro processo di
essicamento.
Valore nutritivo degli alimenti disidratati.
Gli alimenti essiccati presentano modifiche dei nutrienti e delle qualità organolettiche anche notevoli, a seconda dell'alimento e delle tecniche di essicamento. Spesso si formano croste, ovvero zone superficiali ad alta concentrazione, variazione di colore, separazione di sostanze poco solubili.
Le proteine possono diventare più dure e perdere la capacità di riassorbire l'acqua perduta. Possono subire denaturazione e assumere colore bruno e sapore amaro o di bruciato. I lipidi possono andare incontro a irrancidimento ossidativo, evitabile aggiungendo antiossidanti. I glucidi possono cristallizzarsi perdendo le loro proprietà. Le vitamine si perdono soprattutto a causa delle alte temperature.
Le qualità organolettiche vengono alterate: soprattutto il colore, ma vi è anche una perdita parziale dell'aroma.
Farmaco studiato per gli astronauti utile anche per i paraplegici.
Si chiama zoledronato ed è un farmaco studiato per gli astronauti che potrebbe rivelarsi utile anche per aiutare i paraplegici poichè è in grado di bloccare la perdita di tessuto osseo - condizione tipica di chi si trova a gravità zero come gli astronauti - sia di chi ha subito gravi danni a carico della colonna vertebrale con conseguente paralisi.
Appartenente alla famiglia dei biofosfonati, inibitori dell'attività delle cellule che permettono il riassorbimento dell'osso, il farmaco è stato testato presso l'NSBRI (National Space Biomedical Research Institute). Nel corso della vita il nostro organismo produce ininterrottamente nuovo tessuto osseo e riassorbe quello vecchio; nello spazio ed in alcune patologie della colonna, il riassorbimento è di gran lunga superiore alla produzione: i biofosfonati intervengono su questo scompenso.
Attualmente lo zoledronato è ancora in una fase di sperimentazione che durerà un anno e che prevederà la sua somministrazione per via endovenosa e tutti i soggetti coinvolti saranno sottoposti a controlli periodici relativi alla densità ossea, alla struttura muscolare, alla struttura scheletrica. Inoltre verranno analizzati tutti gli eventuali effetti collaterali.
Aerobica
L'aerobica è un completo programma di fitness che aiuta il corpo a lavorare per il miglioramento e mantenimento dell'efficienza e della resistenza cardiovascolare, per incrementare la resistenza e la forza muscolare, per sviluppare la flessibilità e per ottenere un'ottimale composizione corporea.
L'interpretazione dell'impostazione aerobica dell'allenamento non è univoca ma è funzione di una serie di fattori quali la Frequenza, l'Intensità, la Durata degli esercizi.
Non necessariamente bisogna bruciare per creare un effetto di allenamento, ma è necessario lavorare gradualmente oltre il punto di fatica su una base regolare incrementando periodicamente i tre fattori sopra citati.
La qualità e quantità di esercizio consigliato è di una
Frequenza compresa fra 3 e 5 giorni alla settimana a seconda del livello di
allenamento che le persone perseguono.
Per un principiante 3 volte alla settimana.
Per un mantenimento 3 volte alla settimana.
Per un lavoro di miglioramento 4-5 volte alla settimana.
Un particolare controllo va dato al Superallenamento in
quanto il corpo ha bisogno di riposo per ricostruirsi dallo stress
dell'esercizio.
Affaticamento, anemia, amenorrea, traumi derivanti da allenamento (tendiniti,
strappi, borsiti, dolori cronici alle articolazioni, dolori muscolari,
diminuzione di forza) sono dei segnali di allarme che devono costringere a
rivalutare le proprie cadenze e modalità di allenamento.
L'Intensità deve essere da 55 all' 85 % della frequenza cardiaca massima teorica (La formula da utilizzare è la seguente: 220 - l'età del soggetto X la frazione desiderata).
La durata dell'allenamento deve essere compresa fra i 20 ed
i 60 minuti; la durata dipende dall'intensità, quindi un'attività di minore
intensità dovrà avere una piu' lunga durata. Si consiglia un'attività di
bassa/media intensità ad alta durata per l'adulto non allenato; infatti, un
principiante dovrebbe lavorare al 60 %, un intermedio al 70%, un allenato
all'85%.
Nell'allenamento di resistenza bisogna tenere in considerazione l'equilibrio muscolare cercando di far lavorare sia il muscolo agonista che l'antagonista in modo da evitare uno sbilanciamento nello sviluppo muscolare in particolare riguardo:
problemi lombari
problemi delle spalle
accorciamento e/o contrazione dell'ileopsoas
accorciamento e/o contrazione del bicipite femorale
indebolimento degli addominali
iperestensione delle ginocchia
I benefici che si ottengono dall'aerobica possono essere
sintetizzati qui di seguito:
· diminuzione della frequenza cardiaca a riposo
· diminuzione dei tempi di recupero del cuore
· miglioramento dei tempi di reazione neuromuscolare
· utilizzazione del tessuto adiposo
· aumento del volume totale del sangue e delle reti capillari
· aumento della gittata sistolica
· aumento del livello di colesterolo HDL ( buono)
· aumento della capacità polmonare
· mantenimento/ aumento dell'elasticità delle ossa
· aumento della produzione delle endorfine
· diminuzione dello stress psicologico.
· stabilizzazione della pressione arteriosa
Anche l'abbigliamento utilizzato dagli allievi deve essere adeguato per facilitare i movimenti e la traspirazione.
Le scarpe sono la parte più importante dell'abbigliamento. Sono richieste scarpe specificamente disegnate per l'aerobica, in quanto adatte ad evitare rischi di danni a piedi, ginocchia, tendini e pelle.
Le scarpe di aerobica dovrebbero avere le seguenti caratteristiche:
1) un adeguata struttura che ammortizzi lo shock causato dall'impatto con il pavimento;
2) disegnate apposta per le azioni biomeccaniche dell'aerobica;