Sul volo degli aerei

Carissimi,
eccomi finalmente, dopo una sessione di esami che sembrava non finisse piu'...
ed eccomi nella mia solita veste di colui che cerca di riportare un po' di attenzione su qualche fenomeno fisico...

voi direte, 'lo sanno tutti come vola un aereo, Bernoulli eccetera eccetera'
ma vi assicuro e' piu' interessante di quanto crediate! ;)

Allora, come vola un aereo?
Bernoulli, si diceva. Si e' vero che essendo la velocita' dell'aria, sulla parte superiore dell'ala, maggiore della velocita' dell'aria sulla parte inferiore, allora sulla parte superiore ci sara' meno pressione che sulla parte inferiore, da qui la portanza.

Ma la domanda e': preche' sopra l'aria va piu' veloce?

Sicuramente avrete sentito o letto, che essendo il profilo alare asimmetrico, il percorso che deve compiere l'aria sulla parte superiore dell'ala e' piu' lungo di quello sulla parte inferiore, e dovendo essere il tempo di percorrenza uguale per le particelle di aria sia sopra che sotto, allora sopra andra' piu' veloce.
Ma questa teoria e' palesemente falsa. Basta una semplice verifica sperimentale in galleria del vento per far vedere (eh si, vedere, con il fumo) che le particelle non si riincontrano affatto alla fine dell'ala come ipotizzava la teoria.

Si ipotizzo' allora che la maggiore velocita' fosse originata dall'effetto Venturi,
cioe' l'acqua che scorre in un tubo che viene stretto va piu' veloce, e si pensava che la 'gobba' dell'ala facesse da restringimento. Ma sopra mica c'e' un tappo! C'e' il cielo azzurro! Non regge.

Ebbene per non farla troppo lunga, cio' che governa il moto dei fluidi sono le equazioni di Navier-Stokes. Risolvendo numericamente tali equazioni in alcuni casi non troppo complicati si ricostruisce bene cio' che si osserva. (vedi il simulatore sul sito della nasa).
Per dare una spiegazione anche senza equazioni, ci si puo' immaginare la seguente situazione:
L'ala, per il suo profilo e per il suo angolo di incidenza, devia l'aria che le sta sopra verso il basso a causa di forze di adesione ala-aria (fate l'esperimento con un bicchiere e l'acqua che esce dal rubinetto, la riuscirete a deviare di parecchio!). Questa deviazione provoca:
1) siccome viene deviata in parte verso il basso, per actio est reactio l'aereo verra' spinto verso l'alto.
2) l'aria sulla parte superiore dell'ala sara' stata accelerata verso il basso ( e verso destra.l'aereo va verso sinistra) e sara' quindi piu' veloce dell'aria sula parte inferiore!


Spero di non avervi annoiato troppo e di non aver riassunto in modo schifoso.
Mettero' nei commenti dei link simpatici su cui poter approfondire, tra cui la galleria del vento della nasa che risolve numericamente le equazioni di Navier-Stokes.

Un' ultima cosa:
Quando un aereo vira, 'gira' le ali una verso il basso e una verso l'alto. Ora la portanza avra' una componente verticale minore ma avra' una componete orizzontale.
Io mi chiedevo: bene, ma perche' la direzione dell'aereo cambia in virata? La componente orizzontale della portanza non dovrebbe solo trascinarlo lateralmente senza cambiare la sua 'prua'? Si puo' pensare che un pilota agisca anche sul timone di coda per far variare la prua durante la virata. Ma anche un aereo che non ha il timona di coda riesce a fare una virata cambiando la prua. David da bravo aeronautico mi aiuto': fondamentale e' il piano fisso verticale che si trova sulla coda di un aereo. Infatti la componente orizzontale della portanza inizia a trascinare l'aereo verso, diciamo, sinistra. La prua e' costante. Ora pero' questo movimento verso sinistra incontra sulla coda una resistenza dovuta al piano fisso verticale, che tra l'altro fa molto momento essendo lontano dall'asse di rotazione.
Quindi cambia anche la prua! Ed ecco una bella virata!

Saluti a tutti!
Buon vento,
c