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carico (aerodinamica)

in aerodinamica carico alare è il rapporto tra il peso del velivolo e la sua superficie alare. Il valore di questo rapporto, nel corso dell'evoluzione dell'aeroplano, è andato continuamente crescendo, passando dai poco più di 7 kg/m² del biplano dei fratelli Wright ai ca. 1200 kg/m² dell'aerorazzo sperimentale X 15. In linea di massima un aumento del carico alare porta a un aumento delle velocità di volo, che invece si riducono a una sua diminuzione. Valori indicativi attuali del carico alare sono 20~40 kg/m² per gli alianti, 60~250 kg/m² per aerei privati, 350~700 kg/m² per aviogetti militari e commerciali. Carico di potenza, rapporto tra il peso di un velivolo e la potenza (normalmente la massima erogabile) del suo propulsore a elica. Il progresso dell'aeroplano ha portato a una continua riduzione di questo rapporto, che è sceso dai 28 kg/CV circa del biplano dei fratelli Wright a poco più di 1 kg/CV sugli ultimi idrocorsa che disputarono il trofeo Schneider, grazie sia al progresso delle unità motrici, sia alla ricerca di sempre più elevate caratteristiche di volo, dato che tanto la velocità massima in volo orizzontale quanto quella di salita aumentano al diminuire del carico di potenza. Carico di spinta, rapporto tra il peso di un velivolo e la spinta (o trazione) massima che può venir erogata dal suo apparato propulsivo a getto. I valori di questo rapporto, che sull'aviogetto Heinkel He 178 valeva ca. 4 kg/kg spinta, sono scesi a ca. 1,5 kg/kg spinta sui caccia moderni e sono grosso modo compresi fra 3 e 5 kg/kg spinta sugli aviogetti commerciali. Carichi di spinta inferiori all'unità sono caratteristici di velivoli bellici di elevate prestazioni in fase di studio e di realizzazione, oltre che di aviogetti capaci di decollare e atterrare verticalmente (VTOL), grazie alla possibilità di orientare verticalmente la trazione del reattore (convertiplano). Un basso carico di spinta consente di raggiungere elevate velocità orizzontali e di salita. Carico da raffica, carico aerodinamico che viene a determinarsi su un aeromobile per effetto di una raffica. La genesi del carico da raffica è essenzialmente legata alle variazioni del modulo della velocità relativa aria-aeromobile e, soprattutto, alle variazioni degli angoli che il vento relativo viene a formare con gli assi del velivolo. I più elevati carichi da raffica sono di norma quelli conseguenti a raffiche che investono verticalmente, dal basso verso l'alto, un aereo in volo orizzontale, e la loro entità cresce al crescere della velocità della raffica, della velocità di volo, dell'allungamento alare e della densità dell'aria e al decrescere del carico alare. I carichi da raffica sono di primaria importanza, assieme a quelli da manovra, nel determinare i requisiti di robustezza strutturale che si richiedono a un velivolo. L'entità dei carichi da raffica agenti nel piano di simmetria del velivolo, normalmente alla sua traiettoria, può venir definita mediante i corrispondenti fattori di carico, pari al rapporto tra la somma delle accelerazioni di gravità e conseguenti alla raffica e l'accelerazione di gravità. Carico da manovra, carico aerodinamico che viene a determinarsi su un aeromobile per effetto di una manovra del pilota, che agendo sui comandi intenda variarne traiettoria e/o assetto. La valutazione dei carichi da manovra viene eseguita in base alla conoscenza delle caratteristiche aerodinamiche del velivolo, delle sue superfici di controllo, dei sistemi per l'azionamento di queste ultime, della quota e della velocità di volo e delle caratteristiche ponderali e inerziali del velivolo, da cui viene a dipendere l'entità delle forze e dei momenti di controllo che occorre applicare per poter eseguire la manovra desiderata. La conoscenza dei carichi da manovra è alla base, assieme a quella dei carichi da raffica, del progetto strutturale del velivolo. L'entità dei carichi da manovra agenti nel piano di simmetria del velivolo, normalmente alla sua traiettoria, può venir definita mediante i valori dei corrispondenti fattori di carico, pari al rapporto tra la somma dell'accelerazione di gravità e delle accelerazioni conseguenti alla manovra. Carico di contingenza, il più elevato dei carichi che può verificarsi, per effetto di raffiche o di manovre o per altre contingenze (da cui la denominazione), su un aereo di caratteristiche assegnate, in volo a una determinata quota, a un'assegnata velocità, per condizioni di peso e di centraggio stabilite, e in una precisa configurazione relativamente, per esempio, alla posizione del carrello, dei dispositivi ipersostentatori, ecc. La conoscenza dei valori dei carichi di contingenza (il cui determinarsi è sempre possibile, per tutta la gamma di velocità e di quote di volo, per tutte le configurazioni possibili del velivolo e per tutte le condizioni di peso, di centraggio, di potenza o spinta erogata dai propulsori, ecc.) permette di valutare le condizioni di carico più gravose per le diverse parti del velivolo e di dimensionarle quindi correttamente. Il rapporto tra il carico di contingenza agente normalmente alla traiettoria del velivolo, nel piano di simmetria di questo, e il carico corrispondente che si ha in condizioni di volo rettilineo, orizzontale e uniforme, viene denominato coefficiente di contingenza. Carico di robustezza, carico che la struttura del velivolo deve essere in grado di sopportare senza che abbia a verificarsi il suo collasso. Il carico di robustezza è usualmente pari a 1,5 volte il carico di contingenza, ma nel caso di strutture per cui sussistano incertezze dovute sia alla reale entità dei carichi applicati e ai possibili effetti del deterioramento di elementi strutturali, sia alla scarsezza di risultati di prove, o alla difficoltà di ispezioni e controlli durante l'impiego, il carico di robustezza viene assunto sensibilmente più elevato rispetto a quello di contingenza. Il rapporto tra il carico di robustezza e quello di contingenza viene denominato coefficiente di sicurezza. Carico di rottura, carico per cui si verifica il collasso della struttura di un aeromobile. Il valore del carico di rottura, nella maggior parte dei casi, è di poco superiore a quello del carico di robustezza.