ALETTE CANARD

Queste alette sono stabilizzatori orizzontali disposti davanti al baricentro ed all’ala.
ALA A DELTAL’ala a delta non prevede la coda classica che monta gli equilibratori, ma è un tutt’ala, dove la funzione degli impennaggi viene svolta dalle alette canard.Con questa soluzione l’equilibrio viene raggiunto da:
Lc * a = L * b
Lc = portanza delle alette canard
L   = portanza
a   = braccio alette canard
b   = braccio portanza
SchemaCaratteristiche
Pregi

• configurazione aerodinamicamente più efficiente della classica disposizione con stabilizzatori in coda perché in quest’ultima la forza necessaria ad equilibrare le rotazioni attorno al baricentro si ottiene con impennaggi in condizione di deportanza, mentre i canard generano una portanza che si somma a quella generata dalle ali. Conseguentemente si riduce il carico alare;
• l’ala delta è molto più resistente di un’ala fortemente rastremata ed è più semplice da costruire;
• buona agilità del velivolo: la posizione molto avanzata delle alette canard rispetto alla posizione del baricentro ne aumenta il loro effetto come superfici di controllo, consentendo l‘esecuzione di manovre estreme;
• riduzione della resistenza delle alette quando sono impiegate come trim;
• i vortici generati dalle alette investono l’ala consentendo al flusso d’aria di rimanere attaccato alla superficie alare anche ad alti angoli d’incidenza e durante le manovre;
• alle alte incidenze prima entra in stallo il pianetto canard, poi l’ala; per cui si ottiene un naturale effetto di picchiata dell’aeromobile che naturalmente esce dallo

Difetti

• la configurazione canard è altamente instabile longitudinalmente;
• le ali principali sono molto arretrate, per cui l’utilizzo degli ipersostentatori (flap) può risultare molto difficile se non impraticabile, in quanto l’aumento di portanza che ne deriverebbe potrebbe provocare un notevole momento picchiante;
• i disturbi aerodinamici sul bordo d’uscita o sulle superfici di controllo e l’alta resistenza indotta dovuta la piccolo allungamento alare, produce una perdita di portanza.

Conclusioni
Questo tipo di configurazione, ingestibile senza l’aiuto di sistemi di controllo informatici avanzati,  viene utilizzata principalmente negli aerei militari, dove la maneggevolezza è requisito fondamentale.

Equilibrio e Stabilità longitudinale dell’aereo

Simboli

• T  = Trazione, forza esercitata dal gruppo propulsore
• R = Resistenza aerodinamica
• Q = Peso
• P = Portanza
• Mo = Momento aerodinamico del profilo alare
• G  = Baricentro
• CA = Centro aerodinamico o fuoco, punto in cui viene applicato il momento creato dalla risultante delle forze aerodinamiche agenti sul profilo alare. In tale punto il momento di beccheggio rimane costante, indipendentemente dall’angolo di incidenza
• Lt = forza applicata all’impennaggio orizzontale (stabilizzatore)
• x = braccio della portanza rispetto al baricentro G
• lt = braccio dell’impennaggio orizzontale rispetto a G

EQUILIBRIO
Forze
Nel volo rettilineo uniforme a quota costante la risultante di tutte le forze e dei momenti agenti valutato rispetto al baricentro devono essere nulli.
T = R
P = QMomenti
Caso in cui CA è davanti a G.La condizione di equilibrio si ottiene quando:
Mo – Lt*lt – P*x = 0
Per ridurre la superficie dei piani di coda, si allontana la loro distanza dall’ala, cioè si allunga la coda.
STABILITA’
Riguarda la tendenza del velivolo a tornare nella sua posizione di equilibrio dopo un disturbo. Da notare che il velivolo può essere staticamente stabile ma dinamicamente instabile, mentre un velivolo dinamicamente stabile implica anche la stabilità statica.
Per capire se un aereo è stabile longitudinalmente, si analizza la variazione del momento attorno all’asse di beccheggio, che insorge per effetto di una variazione dell’angolo di incidenza dovuta a cause accidentali (ad esempio ad una raffica), a partire dalla condizione di equilibrio.
Portanza dell’ala davanti al centro di gravità dell’aereoSe a causa di una perturbazione aumenta l’incidenza (si alza un po’ il muso), aumenta anche la portanza, che provoca una ulteriore rotazione a cabrare attorno al baricentro e via di seguito.
Il sistema è instabile.
In questa tipologia di volo il pilota è costretto continuamente a correggere l’assetto per evitare di capovolgersi.
Portanza dell’ala dietro al centro di gravità dell’aereoSe a causa di una perturbazione aumenta l’incidenza (si alza un po’ il muso), aumenta anche la portanza, che provoca una diminuzione della rotazione a cabrare attorno al baricentro, con conseguente diminuzione dell’incidenza, e quindi il ripristino della condizione iniziale.
Il sistema è stabile.
Il pilota non deve intervenire di continuo sui comandi.
Per contro se G viene spostato troppo in avanti, i comandi diventano duri.

SOTTOSTERZO e SOVRASTERZO

Quando un veicolo percorre una curva di raggio costante ad una velocità costante, la forza centrifuga e la reazione data dai pneumatici sono uguali e contrarie, per cui c’è il perfetto equilibrio.
Caratteristiche fisiche
Beccheggio: oscillazione muso/coda
Rollio: sbandamento destra/sinistra
Centro di rollio: punto in cui vengono scambiate le forze laterali tra masse non sospese (ruote) e masse sospese (cassa del veicolo).
Angolo di deriva: sbandamento dell’asse posteriore rispetto a quello anteriore.
Esso è influenzato dalla posizione del baricentro del veicolo ed il tipo di trazione (anteriore, posteriore, integrale) della macchina. Inoltre nel caso in cui la pressione di gonfiaggio è bassa anche le forze di trazione, di frenatura, di contenimento in curva ed il peso gravante sul pneumatico influenzano l’angolo di deriva.
Campanatura: inclinazione delle ruote rispetto al piano stradale.
SOTTOSTERZO E SOVRASTERZO
Nel caso in cui si verifichino deviazioni dalla traiettoria imposta si  parla di instabilità direzionale; questi fenomeni sono due:

• Sovrasterzo: tendenza a stringere la curva impostata con lo sterzo, l’auto mostra uno sbandamento (o deriva) dell’asse posteriore rispetto a quello anteriore.
  Nel caso in cui ci sia il fenomeno del sovrasterzo assieme alla perdita di aderenza delle ruote posteriori, si verificherà il testacoda.
  Per questo fenomeno si agisce con un’azione nota come controsterzo: si gira lo sterzo in direzione opposta a quella della curva, regolando la velocità del veicolo in base al tipo di trazione che esso monta (con un veicolo a trazione anteriore sarà necessario accelerare, mentre nel caso della trazione posteriore sarà necessario sollevare il piede dall’acceleratore).
• Sottosterzo: realizza una curva con raggio maggiore di quello imposto, significa che manca la risposta della parte anteriore dell’auto. L’asse anteriore del veicolo sbanda rispetto a quello posteriore, per cui l’automobile avrà una maggior rischio di procedere diritto.
  In questo caso è necessario mantenere calma e freddezza, poi si alza il piede dal pedale dell’acceleratore, in modo da restituisce il carico alle ruote anteriore e recuperare la loro aderenza. Non si deve eccedere al recupero delle ruote anteriore, perché potrebbe innescarsi il fenomeno del sovrasterzo.
  Nel caso in cui la strada sia bagnata e sdrucciolevole sarà sufficiente girare lo sterzo nella direzione che sta prendendo l’auto in corso di sbandamento, per poter recuperare l’aderenza delle ruote anteriori.

MECCANICA
Sospensioni
Le sospensioni separano le masse sospese (carrozzeria, interni, motore) dell’auto da quelle non sospese (le gomme), esse hanno il compito di assorbire le sollecitazioni provenienti dal terreno per mezzo di componenti elastiche che collegano il telaio alle ruote.
Reazioni alle regolazioni

• eccessiva rigidità anteriore può comportare problemi di sottosterzo, mentre al retrotreno può comportare un incremento del sovrasterzo
• con compressione ridotta davanti le ruote avranno più carico ed il sottosterzo si riduce
• elevato smorzamento in compressione regola il beccheggio in avanti in frenata e il rollio in curva, ma su fondi sconnessi può comportare la perdita di contatto delle gomme col suolo
• un elevato smorzamento in estensione aiuta a contrastare la tendenza ad alzare il muso in uscita di curva
• con ridotto smorzamento in estensione al retrotreno si incrementa il sovrasterzo

Le sospensioni rigide limitano beccheggio e rollio, ma se la rigidità è troppo elevata può essere compromessa la trazione e/o la tenuta di strada.
Generalmente è bene regolare prima la compressione e poi l’estensione.
Ammortizzatori
Gli ammortizzatori sono una componente della sospensione che lavorano insieme alle molle e gli stabilizzatori. Il loro compito è di ridurre l’intensità degli urti, delle vibrazioni, delle oscillazioni dei veicoli, causati da un terreno sconnesso e/o dal trasferimento del peso dal retro/fronte , lato/lato.Il valore di Impatto indica quanto l’ammortizzatore smorzerà l’oscillazione della molla in compressione, mentre il valore di Rimbalzo indica quanto l’ammortizzatore smorzerà l’oscillazione della molla in fase di estensione.
Nella regolazione delle sospensioni i valori della parte anteriore sono più bassi rispetto al retrotreno ed il valore dell’estensione è leggermente superiore a quello della compressione; questo comporta un maggior trasferimento di carico verso la parte anteriore durante le manovre.
Stabilizzatori
Le barre stabilizzatrici collegano i bracci inferiori delle sospensioni destra/sinistra. Il loro scopo è quello di controllare il rollio del corpo macchina da un lato all’altro ed aiutare l’auto durante le curve.Reazioni alle regolazioni

• rigida: l’auto è più reattiva nelle curve e sembra più stabile
• troppo rigida: il trasferimento di carico verso le ruote esterne è ridotto con conseguente sottosterzo o sovrasterzo
• morbida: il trasferimento di carico sulle ruote esterne è buono con il conseguente aumento di aderenza
• troppo morbida: l’auto diventa lentissima nei cambi di direzione per il massivo trasferimento di carico

Differenze anteriore/posteriore

• anteriore rigido/posteriore rigido: migliore risposta dell’avantreno con tendenza al sovrasterzo
• anteriore rigido/posteriore morbido: migliore risposta dell’avantreno con tendenza al sottosterzo
• anteriore morbido/posteriore rigido: minore risposta dell’avantreno con tendenza al sovrasterzo
• anteriore morbido/posteriore morbido: minore risposta dell’avantreno con tendenza al sottosterzo

Poiché ha più importanza la regolazione delle sospensioni, la regolazione delle barre è sostanzialmente una rifinitura minima e finale.
Molle
Le molle servono a controllare il trasferimento del peso della macchina ed aiutare ad assorbire gli urti e ondulazioni di una strada irregolare.
Una molla anteriore più morbida aiuta il trasferimento del peso sull’anteriore e riduce il sottosterzo, una molla posteriore più morbida aiuta il trasferimento del peso sul posteriore e riduce il sovrasterzo.
Con una taratura troppo morbida l’auto risulta poco sensibile nelle reazioni.
Campanatura
La campanatura favorisce il trasferimento del carico sulle ruote esterne, garantendo un grip maggiore durante le curve, ma questo comporta che nei rettilinei si riduce la superficie di contatto del pneumatico con la strada.Se si guarda l’auto frontalmente si ha campanatura:

• /—\ negativa, convergenza
• \—/ positiva, divergenza

All’avantreno, la divergenza incrementa il sottosterzo, la convergenza invece favorisce la sensibilità dello sterzo.
Al retrotreno, la convergenza migliora la stabilità in curva inducendo un po’ di sottosterzo, la divergenza favorisce invece il sovrasterzo
Possibilità
/—\ all’anteriore convergenza
/—\ al posteriore convergenza
Risultato: migliore risposta dell’avantreno – tendenza al sottosterzo
\—/ all’anteriore divergenza
\—/ al posteriore divergenza
Risultato: minore risposta dello sterzo – tendenza al sovrasterzo
/—\ all’anteriore convergenza
\—/ al posteriore divergenza
Risultato: migliore risposta dell’avantreno – tendenza al sovrasterzo
\—/ all’anteriore divergenza
/—\ al posteriore convergenza
Risultato: minore risposta dell’avantreno – tendenza al sottosterzo
Con trazione anteriore si raccomanda una campanatura negativa delle gomme anteriori e di valore più alto del retrotreno. La campanatura posteriore dovrebbe sempre essere prossima allo zero per garantire un maggior grip sulle ruote posteriori.
Più le gomme sono inclinate, più è difficile guadagnare trazione e la sterzata risente delle irregolarità della strada; inoltre si deve considerare anche il bilanciamento dei pesi tra anteriore e posteriore.
Per ridurre il sottosterzo e sovrasterzo, prima di cambiare i valori della campanatura, bisogna prima lavorare su ammortizzatori, stabilizzatori e molle.
Freni
La ripartizione della frenata tra anteriore e posteriore comporta un’ulteriore variazione del comportamento dell’auto in tale delicata fase.
Un valore maggiore all’anteriore renderà la frenata più efficace, ma favorirà il sottosterzo.
Invertendo i valori, la frenata sarà meno efficace ma favorirà un certo sovrasterzo, che può essere utile per una migliore capacità di sterzata dell’auto.
Altezza
In curva la forza laterale agente sul baricentro fa ruotare la cassa del veicolo attorno al centro di rollio. Per ridurre il rollio la distanza tra il baricentro ed il centro di rollio deve essere la più piccola possibile, per far ciò si abbassa il baricentro.Impostando altezza diverse tra avantreno e retrotreno si può ridurre il beccheggio ed il rollio. Se si abbassa maggiormente l’anteriore, il peso grava un po’ di più sull’avantreno, rendendo la sterzata più efficace, però si alleggerisce il retrotreno, con possibili rischi di scarso grip (aderenza) in accelerazione e tenuta laterale.
Nella gran parte delle vetture di serie conviene avere centri di rollio molto bassi o addirittura al di sotto del suolo per limitare la componente di sollevamento.
Riassunto

Sovrasterzo	Sottosterzo
Il retrotreno manca d’aderenza, la vettura stringe troppo la curva e tende a sbandare.	Manca aderenza all’avantreno la vettura allarga troppo la curva.
Cause: sospensioni al retrotreno troppo rigide.	Cause: sospensione anteriore troppo rigida.
Effetti: rischio di andare in testacoda. Usura eccessiva delle gomme	Effetti: rischio di uscire di strada, usura eccessiva delle gomme.
Rimedi: ammorbidire le molle posteriori, riducendo la compressione e aumentando l’estensione. Eventualmente indurire la sospensione anteriore per dare maggior carico al retrotreno.	Rimedi: ammorbidire barre antirollio e sospensione anteriore, ridurre altezza da terra. in inserimento della curva il sottosterzo può essere ridotto attraverso un ammorbidimento delle molle,  riducendo la compressione e aumentando l’estensione in percorrenza della curva il sottosterzo può essere ridotto aumentando la campanatura sull’anteriore ed eventualmente riducendo la convergenza posteriore ed incrementando la divergenza posteriore in uscita dalla curva il sottosterzo può essere ridotto abbassando l’altezza dell’avantreno, aumentando lo smorzamento nell’estensione dell’anteriore e riducendolo nella compressione al posteriore