Caratteristiche dei PROFILI ALARI

GEOMETRIA

• Bordo d’attacco: il punto geometricamente più avanzato del profilo;
• Bordo d’uscita: il punto geometricamente più arretrato del profilo;
• Corda: la linea retta che unisce il bordo d’attacco con il bordo d’uscita;
• Extradosso (Dorso): la linea che delimita superiormente il profilo;
• Intradosso (Ventre): la linea che delimita inferiormente il profilo;
• Linea curvatura media: la linea che unisce i punti equidistanti tra dorso e ventre;
• Spessore: la distanza tra dorso e ventre misurata perpendicolarmente alla corda o alla linea di inarcamento medio;
• Freccia (Massima curvatura): distanza tra linea media e corda misurata perpendicolarmente alla corda;
• Angolo d’attacco geometrico (Incidenza geometrica): angolo formato dalla corda con la direzione della corrente indisturbata;
• Linea di portanza nulla: linea lungo la quale è investito il profilo senza generare portanza;
• Angolo di portanza nulla: angolo formato tra la corda e la direzione di portanza nulla;
• Incidenza aerodinamica: angolo formato dalla linea di portanza nulla con la direzione della corrente indisturbata;
• Centro di pressione: punto in cui possiamo immaginare applicata la risultante delle forze aerodinamiche; al variare dell’angolo d’attacco, varia la posizione del centro di pressione.

Andamento portanzaAll’aumentare dell’incidenza la portanza aumenta in maniera lineare, fino allo stallo (portanza nulla) ed il centro di pressione si sposta in avanti.
TIPI

• Biconvesso simmetrico: l’angolo di portanza nulla è 0°, possiede portanza e resistenza modesti, con piccoli spessori è impiegato in aerei a reazione, acrobatici (hanno le stesse caratteristiche nel volo rovescio) e nei piani di coda;
• Biconvesso asimmetrico: garantisce una bassa resistenza ed una portanza media, utilizzato nella maggior parte degli aerei;
• Piano convesso: tipo di profilo non ottimale, ma economico, impiegato nei veleggiatori da volo libero ed in alcuni aerei da turismo.
• Concavo convesso: sia l’intradosso che l’estradosso hanno la parte centrale della curvatura più in alto rispetto ai punti di ingresso e di uscita. Possiede portanza alta, è utilizzato in alcuni ultraleggeri e con grossi spessori in aerei lenti;
• Autostabile: l’argomento verrà approfondito in un articolo futuro. Viene impiegato negli aerei tutt’ala.
• Laminari: il massimo spessore del profilo viene spostamento verso il bordo di uscita, in modo che il flusso laminare si mantenga su una parte rilevante della corda; entro un intervallo dell’angolo di incidenza la resistenza è bassa.

JET STREAM – CELLULE

CELLULE
All’Equatore l’aria calda al suolo si dilata ed essendo poco densa sale verso la troposfera. Questa risalita d’aria genera nei bassi strati zone di bassa pressione (calme equatoriali corrispondenti ai cicloni permanenti, caratterizzati dalla presenza di nubi, venti leggeri e umidità elevata); mentre in quota l’apporto di aria dagli strati sottostanti crea una zona di alta pressione.
Ai Poli le masse d’aria fredda più dense si portano dagli strati superiori verso il suolo, dove si genera un’alta pressione.
In conclusione:

• al suolo nei Poli le masse d’aria fredda vengono spinte verso l’Equatore
• in quota all’Equatore le masse d’aria calda vengono spinte verso i Poli

A causa della forza di Coriolis l’aria che si muove verso i Poli viene spinta verso Est e acquista velocità; quando arriva alla latitudine di 30° dei Tropici (anticicloni permanenti), ha acquistato una tale velocità verso Est da non riuscire più ad avanzare verso il Polo.
A questo punto il flusso d’aria si spezza in tre distinte cellule:

• Hadley compresa tra l’ Equatore e i 30° di latitudine (Tropici Nord e Sud), cellula caratterizzata dalla presenza degli alisei.
• Ferrel compresa tra i 30° di latitudine (Nord e Sud) e i 60° di latitudine (Nord e Sud). All’interno di tale cellula, scorre la corrente occidentale (o Westerlies) di direzione prevalentemente Ovest – Est, la cui intensità aumenta man mano che si sale di quota e raggiunge il massimo attorno ai 10-12 chilometri di altezza. Queste correnti garantiscono lo scambio termico tra l’aria calda dell’equatore e quella fredda del polo, altrimenti le zone dell’equatore diventerebbero sempre più calde e le zone polari sempre più fredde. Tali onde hanno generalmente cicli di circa 6 giorni.
• Polare compresa tra i 60° (Nord e Sud) e i poli. I venti sono nell’emisfero Nord, al suolo di Nord-Est (portano aria fredda verso le medie latitudini) e di Sud-Ovest in quota (portano aria più calda verso il Polo)

I moti verticali delle masse d’ aria presenti nelle tre cellule sono tali da accordarsi reciprocamente come ruote di ingranaggi.
Onde di Rossby
Affinché ci sia il continuo scambio termico collaborano le catene montuose (orografia) e l’alternanza tra oceani e continenti, che interrompono le correnti occidentali e formando enormi onde, ampie migliaia di chilometri nel senso meridiano.
La corrente del fronte polare ha un andamento molto irregolare e nel caso in cui il flusso sia poco ondulato, si possono creare temperature polari insolitamente basse nel semestre freddo, nelle regioni a clima temperato delle medie latitudini.
La corrente del fronte subtropicale è pressoché rettilinea.JET STREAM (Correnti a Getto)
Ai confini delle cellule precedentemente descritte, si fronteggiano masse d’aria con temperature sensibilmente diverse tra loro, sono le masse d’aria calda (tropicali, equatoriali) e fredda (polari). La conseguenza è un forte gradiente di pressione ed un vento velocissimo (jet stream)
Le correnti a getto sono posizionate ai limiti superiori della troposfera e scorrono come fiumi d’aria velocissimi da ovest verso est. La loro forma è simile a tubi concentrici entro i quali l’aria scorre con velocità via via crescenti dalla periferia verso il centro (cuore o jet core).La loro presenza è evidenziata da una brusca variazione d’altezza della tropopausa, dovuta a una superficie frontale, detta fronte del getto, che si estende dal suolo sino alla tropopausa.
Convenzionalmente la velocità delle correnti a getto deve essere più alta di 90 km/h.
Caratteristiche

• lunghezza di 4000-5000 km
• larghezza di 100-400 km
• spessore di 2-3 km
• l’altezza della tropopausa varia da un minimo ai poli (circa 5.000 – 6.000 m) fino ad un massimo all’equatore (circa 18.000 m) con un valore alle medie latitudini di circa 11.000 m. Queste variazioni di altezza avvengono a gradini; le correnti a getto si trovano nelle regioni in cui si verificano queste fratture della tropopausa.
• velocità massima 600 Km/h e frequenti velocità di 100-200 Km/h
• l’intensità del vento decresce rapidamente ai lati del getto
• la velocità in estate (V_media = 55 km/h) è inferiore a quella in inverno (V_media = 120 km/h)
• simmetria del getto in entrambi gli emisferi

Principali correnti
In ogni emisfero si ha:

• getto polare (midlatiude jet stream)
  Tra la cellula polare e quella di Ferrel
  • posto al di sopra del fronte polare
  • molto intenso
  • in inverno trasla verso Sud e si rinforza, scendendo di quota per l’abbassamento della tropopausa
  • in estate trasla verso Nord e si indebolisce, salendo di quota per l’innalzamento della tropopausa.
• getto subtropicale (subtropical jet stream)
  tra la cella di Ferrel e quella di Hadley, più vicino all’equatore, meno intenso.

La jet stream ha una notevole influenza anche sulla navigazione aerea, in quanto può ridurre il tempo di percorrenza di volo.