Roma – Traendo ispirazione dalle piume degli uccelli, gli ingegneri di Princeton hanno scoperto che l’aggiunta di file di flap alle ali di un aereo telecomandato migliora le prestazioni di volo e aiuta a prevenire lo stallo, una condizione che può compromettere la capacità dell’aereo di rimanere in volo. “Questi flap possono aiutare l’aereo a evitare lo stallo e facilitare il recupero del controllo quando lo stallo si verifica”, ha affermato Aimy Wissa, professoressa di ingegneria meccanica e aerospaziale e ricercatrice principale dello studio, pubblicato su PNAS. I flap imitano un gruppo di piume, chiamate piume nascoste, che si aprono quando gli uccelli eseguono determinate manovre aeree, come l’atterraggio. I biologi hanno osservato quando e come queste piume si aprono, ma nessuno studio ha quantificato il ruolo aerodinamico delle piume nascoste durante il volo degli uccelli.
I ricercatori hanno attaccato flap ispirati alle piume nascoste a un’ala di un modello di aeroplano stampato in 3D e l’hanno montata in una galleria del vento per esplorare il ruolo delle piume nascoste nel volo degli uccelli. Misurando con precisione il modo in cui l’aria interagisce con l’ala e i flap, hanno scoperto la fisica con cui i flap miglioravano la portanza e hanno identificato due modi in cui i flap controllano l’aria che si muove attorno all’ala.
Credito
Università di Princeton/Lori Nichols
Studi di ingegneria hanno studiato i flap ispirati alle piume nascoste per migliorare le prestazioni delle ali progettate, ma hanno per lo più trascurato il fatto che gli uccelli hanno più file di piume nascoste. Il team di Princeton ha fatto progredire la tecnologia dimostrando come i set di flap lavorano insieme ed esplorando la fisica complessa che governa l’interazione. Girguis Sedky, ricercatore post-dottorato e autore dell’articolo, ha definito la tecnica “un modo semplice ed economico per migliorare drasticamente le prestazioni di volo senza richiedere ulteriore potenza”. I flap nascosti si aprono o si sollevano in risposta ai cambiamenti del flusso d’aria, senza richiedere meccanismi di controllo esterni. Offrono un metodo economico e leggero per aumentare le prestazioni di volo senza macchinari complessi. “Sono essenzialmente solo flap flessibili che, se progettati e posizionati correttamente, possono migliorare notevolmente le prestazioni e la stabilità di un aereo”, ha affermato Wissa. Il team di Wissa ha progettato una serie di esperimenti nella galleria del vento del Forrestal Campus di Princeton per capire come i flap che imitano le piume avrebbero influenzato le prestazioni di volo, specialmente in prossimità dello stallo, che di solito si verifica quando l’aereo è a un angolo ripido, quando si è osservato che le piume nascoste si dispiegavano. La galleria ha permesso al team di esaminare il modo in cui diverse disposizioni dei flap influenzavano variabili come la pressione dell’aria attorno alle ali, la velocità del vento sopra l’ala e i vortici che influenzano le prestazioni. Il team ha attaccato i flap a un’ala di un modello di aeroplano stampata in 3D e l’ha montata nella galleria del vento, un marchingegno metallico alto 30 piedi che simula e misura il flusso d’aria. “Gli esperimenti nella galleria del vento ci forniscono misurazioni molto precise su come l’aria interagisce con l’ala e i flap, e possiamo vedere cosa sta realmente accadendo in termini di fisica”, ha affermato Sedky. La galleria del vento è dotata di sensori che leggono le forze percepite dall’ala, nonché di un laser e di una telecamera ad alta velocità che misurano con precisione il modo in cui l’aria si muove attorno all’ala. I ricercatori hanno testato configurazioni con un singolo flap e con più flap che vanno da due a cinque file. Hanno scoperto che la configurazione a cinque file ha migliorato la portanza del 45 per cento, ridotto la resistenza del 30 per cento e migliorato la stabilità complessiva dell’ala. (30Science.com)
