Modelli ali artificiali

Le ali hanno diversi tipi di modelli in base al  campo esaminato, infatti troviamo   modelli scientifici, ma anche culturali e sociali.
Nelle varie fasi di studio sviluppo e costruzione delle ali, vengono utilizzati tantissimi modelli  per testare ,ottimizzare e verificare i prodotti, in modo da ottenere dei finiti di alta qualità, per permettere un soddisfacimento degli standard imposti dalle varie normative. Per raggiungere  tali standard,  vengono utilizzati modelli virtuali quali metodo agli elementi finiti e modelli reali ,che consistono nella costruzione   in scala di ali  ,che vengono  testate in apposite camere di prova chiamate gallerie del vento .
Oltre ai modelli inconfutabili espressi sopra ,come abbiamo detto in precedenza ,esistono dei modelli sociali e culturali delle ali .
Infatti se pensiamo alle ali in generale, le prime tre che ci giungono in mente sono: le ali di un uccello , di un angelo o nel mio caso le ali di un aeroplanino di carta, questi rappresentano i modelli sociali e culturali che sono contenuti nelle menti di ognuno di noi .

Prova galleria del vento 

Esempio di costruzione di un tipico modello di un aeroplanino di carta

Glossario

ITALIANO	INGLESE	FRANCESE
Portanza	Lift	Sustentation
Resistenza	Drag	Rèsistance
Ipersostentatori	Flap	Volets
Strutture	Structures	Structures
Sicurezza	Security	Sécurité
Longherone	Spar	Longeron
Centine	Ribs	Cintres
Campata	Span	Travée
Apertura Alare	Wingspan	Envergure
Corda	Chord	Corde
Aeronavigabilità	Airwhorthiness	Navigabilité
Materiali	Materials	Matériels
Freccia alare	Sweepback	Fléche
Incidenza	Incidence	Impact

Tecnologie e scienza delle ali artificiali

 La progettazione e la successiva costruzione  delle ali , tocca diversi campi e scienze  , infatti si spazia dal punto di vista aerodinamico della  struttura ,al sistema strutturale dell'ala ma anche  fondamentale e la parte di materiali che molte volte sembra andare in secondo piano rispetto le due macro scienze precedenti, ma che risulta fondamentale per permettere nuove soluzioni .Tra le nuove tecnologie infatti esistono recenti studi e ricerche, che mirano a materiali che permetterebbero al profilo alare di deformarsi automaticamente in base alla azione richiesta, o adattarsi in modo da formine un miglioramento nelle prestazioni .Un esempio di ciò è il progetto  MADCAT (Mission Adaptive  Digital Composite Aerostructure Technologies) portato in avanti dalla NASA e altri team.
Essi  sono riusciti a mettere a punto un prototipo di ala flessibile ,costituito da mattoncini in fibra di carbonio tenuti insieme da reticoli flessibili,che  vengono modellati tramite impulsi elettrici determinando  una deformazione in modo da ottenere la forma desiderata.

Grafici ali artificiali

Dal punto di vista dello studio dell'ala, tra i grafici più importanti per la determinazione dell comportamento del profilo, e l'eventuale selezione dello stesso per una determinata applicazione ,sono quelli relativi al CL e CD e la loro combinazione  crea la così detta Polare dell'ala.

Andamenti dei coefficienti aerodinamici in ordice  da siniscta a destra CL CD

Gli andamenti dei due parametri adimensionali in funzione dell'angolo di incidenza alfa, vengono determinati in modo sperimentale .In particolare il CL o coefficiente di portanza viene misurato in galleria del vento tramite una serie di trasduttori posti sul profilo di prova  per una serie di angoli di incidenza fino all'angolo di stallo ,dove avviene l'innesco dei fenomeni turbolenti, creando lo stallo con un conseguente crollo di tale parametro e quindi della portanza stessa. In modo analogo sempre sperimentalmente viene determinato il coefficiente CD o coefficiente di resistenza .
La composizione dei parametri di CD e CL crea la polare dell'ala che viene rappresentata da una curva ben precisa e di conseguenza da una equazione ,valida fino all'innesco dei moti turbolenti .
Dalla polare riusciamo quindi a capire il comportamento e le forze aerodinamiche prodotte dal profilo alare in una determinata fase del volo.

Polare dell'ala

Dimensioni , grandezze fisiche delle ali artificiali

Le ali sono delle strutture notevolmente complesse ,che vengono univocamente definite da precise dimensioni e grandezze fisiche, le quali distinguono un profilo alare da un altro profilo differenziandoli e caratterizzandoli in prestazioni ed impieghi diversi .
Esistono migliaia e migliaia di tipi di profili che variano a seconda dell'ente che li ha creati o studiati, tra i vari tipi di profilo esistono i così detti profili NACA .Questi profili sono dei profili studiati dalla  National Advisory Committee for Aeronautics, e vengono classificati tramiteun codice alfa-numerico composto  dalla scritta "NACA" e 4 cifre che se inseriti in apposite equazioni permettono la determinazione dei parametri geometrici.
tra le grandezze geometriche  principali troviamo :

• la corda 
• angolo di incidenza
• spessore  del profilo
• curvatura del profilo
• linea media del profilo
•  apertura alare o semi apertura alare 
• allungamento alare 
• angolo diedro
• freccia alare

e molti altri.
Oltre alle grandezze geometriche naturalmente abbiamo grandezze fisiche importanti che variano da ala ad ala quali Portanza ,Resistenza con i relativi coefficienti cp e cr generati dal profilo,  senza dimenticarsi dei vari Momenti torcenti e non a cui è soggetta la struttura .
La portanza rappresenta quella forza aerodinamica sviluppata dal profilo che permetta la sostentazione del volo , mentre la resistenza e sempre una forza aerodinamica sviluppata dal profilo che si oppone al moto , ed è composta da diversi tipi di resistenza quali : Resistenza viscosa ( dovuta ai fenomeni viscosi causati dal moto del fluido sul profilo ), Resistenza di forma(dovuta alla forma del profilo che induce questo tipo di resistenza a causa di gradienti di pressione ) , Resistenza d'onda ( dovuta alla transizione supersonica che causa degli urti e vibrazioni che causano fenomeni dissipativi).

Le forme e similitudini nella natura

L'uomo durante la sua evoluzione nello sviluppo delle proprie  idee innovative si è sempre ispirato al mondo naturale , cercando di trarne degli spunti che potevano essere utili per lo sviluppo iniziale dell'idea,   in modo da migliorarla successivamente per adattarla ai propri scopi  e trarne dei benefici.
Un esempio, di ciò sono le prime forme di ali che si sono sviluppate nel mondo, del tutto simili al mondo animale  ,  addirittura imitavano il movimento stesso (battere le ali ) delle specie volanti per cercare di  governare il cielo. In principio tali strutture costituite, da  legname   ,simulavano    il complesso  osseo    del volatile ed una copertura in tela che cercava di riprodurre il ricoprente estremamente leggero dei volatili "le piume".



Con l'esperienza e i test falliti , grazie anche alle evoluzioni tecnologiche e fisiche, si è capito come, per poter volare, i mezzi avevano bisogno di un metodo meno dispendioso di sostentamento  dal punto di vista energetico: quale un ala fissa che simula la planata di un aquila  e materiali più resistenti che rendono  le ali robuste e sicure in grado di sorreggere  carichi aerodinamici maggiori adatti alle nuove propulsioni a motore  .