stàllo²
Indice
Lessico
sm. [sec. XX; dall'inglese stall, che ha la stessa origine di stallo¹]. Fenomeno fluidodinamico che si manifesta su profili alari, su pale di eliche, rotori, giranti o statori di turbomacchine, o di condotti percorsi da correnti fluide quando il rallentamento causato dalla resistenza fluidodinamica dell'elemento interessato e l'aumentare della pressione, che si riscontra nella corrente che lambisce il medesimo elemento, assumono tale entità da rendere impossibile alla corrente fluida di seguire regolarmente la superficie. "Vedi le figure A e B a pagina 496 del XX volume." Come conseguenza di questo fenomeno, che si manifesta quando la direzione asintotica a monte della corrente viene a formare un angolo (noto come incidenza critica, o di stallo) troppo elevato rispetto alla corda della superficie in esame, il fluido non lambisce più la superficie del corpo con esso in contatto, ma se ne distacca (distacco di vena), generalmente con il formarsi di zone di flusso separato, animato da violenti moti disordinati, e di vistose scie vorticose. "Per le figure A e B vedi il lemma del 18° volume."
Tecnologia: profili alari e pale, generalità
I fenomeni citati, che nel caso di profili, di ali e di pale hanno sede sul dorso delle superfici aerodinamiche, danno a loro volta origine a riduzioni, in molti casi anche marcate e violente, delle doti portanti delle medesime e a paralleli incrementi della loro resistenza aerodinamica. Viene corrispondentemente definita velocità di stallo la velocità di volo per cui, in condizioni di stallo, la portanza di cui un aereo può disporre è esattamente sufficiente a consentirne la sostentazione e al di sotto della quale non è quindi più possibile il volo.
Tecnologia: profili alari
Nel caso dei profili alari, sia le caratteristiche fisiche della corrente fluida (essenzialmente espresse attraverso il numero di Reynolds che contraddistingue il fenomeno), sia la finitura superficiale del profilo, sia la geometria di quest'ultimo, determinano la particolare fisionomia del fenomeno, che in campo transonico può manifestarsi anche come conseguenza della formazione di onde d'urto. In linea di massima lo stallo si manifesta in maniera tanto più brusca quanto più acuminato è il bordo d'attacco del profilo, quanto più questo è sottile, e quanto più debole è la curvatura della sua linea media. Le notevoli supervelocità che la corrente fluida deve raggiungere per poter seguire il bordo d'attacco del profilo all'incidenza di stallo sono infatti seguite, nel caso menzionato, da una brusca diminuzione di velocità che, verificandosi poco dopo il bordo d'attacco stesso, causa il violento distacco della vena fluida praticamente dalla totalità del dorso del profilo, la cui circuitazione viene così a ridursi drasticamente. Nel caso di profili relativamente spessi, con bordo d'attacco arrotondato e con linea media abbastanza curva, il rallentamento della corrente fluida che ne lambisce il dorso è invece in notevole misura dovuto ai fenomeni d'attrito e di norma raggiunge la massima intensità in corrispondenza del bordo d'uscita. La separazione del flusso si manifesta inizialmente, di conseguenza, presso il bordo d'uscita stesso; ulteriori incrementi di incidenza fanno sì che essa si estenda progressivamente verso il bordo d'attacco, determinando una riduzione graduale delle doti portanti e un graduale incremento della resistenza. Gli studi più recenti hanno posto in luce come i fenomeni di stallo dipendano in vistosa misura dal formarsi di bolle di separazione sul dorso dei profili, che iniziano a formarsi al primo manifestarsi dello stallo e che possono poi svilupparsi gradualmente nel caso di stalli propagantisi dal bordo d'uscita verso quello d'attacco, oppure “esplodere” bruscamente dando origine a vistosi distacchi di vena e a violente diminuzioni di portanza. Anche su un'ala lo stallo è accompagnato da riduzioni più o meno brusche delle doti portanti e da paralleli incrementi di resistenza. Data la conseguente possibile perdita di efficacia degli alettoni, è indesiderabile e spesso pericoloso che lo stallo si manifesti inizialmente nei tronchi esterni dell'ala, dove sono infatti solitamente disposti gli alettoni, potendo dare origine a fenomeni di autorotazione del velivolo o portare alla caduta in vite. Il pericolo di stallo delle estremità alari, particolarmente marcato su ali a forte freccia e/o vistosamente rastremate, può essere ridotto adottando per i tronchi esterni dell'ala profili relativamente curvi e con bordo d'attacco arrotondato, svergolando negativamente le estremità alari, utilizzando sulle medesime generatori di vortici e munendone il bordo d'attacco di alule anteriori a fessura, fisse o mobili. Le tecniche citate, cui sulle ali a freccia si aggiungono spesso quelle basate su paretine antiscorrimento dorsali e su denti del bordo d'attacco, sono usualmente sufficienti, spesso in opportune combinazioni, a garantire all'ala, e quindi anche al velivolo, corrette caratteristiche di stallo. Il velivolo deve cioè conservare, fino alle massime incidenze, adeguate doti di controllabilità laterale e deve fornire al pilota, attraverso scuotimenti dei comandi causati dai fenomeni vorticosi tipici dello stallo, una precisa percezione dell'approssimarsi del fenomeno (preavviso di stallo). Soprattutto su aerei di elevate prestazioni è abbastanza diffuso l'impiego di appositi scuotitori di barra, che forniscono artificialmente al pilota il preavviso di stallo, mentre su numerosi velivoli leggeri sono installati appositi avvisatori di stallo, nei quali un interruttore, azionato dalla corrente che investe il velivolo e tarato in modo da scattare all'approssimarsi dell'incidenza di stallo, inserisce un avvisatore acustico.
Tecnologia: il caso delle pale
Fenomeni di stallo di particolare importanza si manifestano sulle pale dei rotori degli elicotteri in volo veloce, come conseguenza delle variazioni di passo ciclico: queste, infatti, portano ad aumentare l'incidenza delle pale retrocedenti, la cui velocità rispetto all'aria è notevolmente ridotta, in modo da ottenere da esse forze portanti uguali a quelle fornite dalle ben più veloci pale avanzanti. Tali fenomeni di stallo, combinandosi con quelli di comprimibilità che si manifestano invece sulle pale avanzanti, impediscono di ridurre oltre certi limiti le velocità risultanti delle pale retrocedenti (ottenute dalla somma della velocità di volo dell'elicottero e di quella di rotazione delle estremità delle pale del suo rotore) e impongono conseguentemente pesanti limitazioni alle massime velocità di volo consentite a questo tipo di aeromobile. Le palette delle giranti e degli statori di compressori assiali possono essere soggette a fenomeni di stallo, come conseguenza del verificarsi di condizioni anomale di pressione del fluido elaborato, della sua velocità assiale, della velocità di rotazione delle giranti ed eventualmente del manifestarsi di formazioni di ghiaccio, dell'esecuzione di manovre violente, di bruschi incrementi della portata del combustibile bruciato nel motore, di fenomeni di stallo delle prese d'aria e anche dell'introduzione casuale di corpi estranei. I fenomeni di stallo citati, anche manifestandosi inizialmente su una singola paletta, possono esaltarsi e determinare vistosi disturbi nel funzionamento aerodinamico dell'intero compressore, propagandosi da una paletta all'altra (stallo rotante) e da uno stadio all'altro: ciò porta a un indesiderato incremento dell'energia meccanica al fluido circolante, cui possono seguire cospicui aumenti di temperatura della turbina, vistose irregolarità di funzionamento e violente vibrazioni. L'adozione di palettature dello statore a calettamento variabile e di sistemi di regolazione della portata d'aria elaborata dal compressore costituiscono i rimedi classici per i fenomeni citati. Infine, incrementi non abbastanza graduali delle sezioni di un qualsiasi condotto divergente possono causare fenomeni di stallo, determinando sensibili diminuzioni della portata del fluido e incrementi della sua pressione nettamente inferiori a quelli prevedibili su base teorica.