Nelle
lezioni sulle componenti della resistenza aerodinamica, si era vista
l'esistenza dello strato limite. Lo strato limite è un sottile strato
del fluido aria adiacente alla superficie del corpo investito dalla
corrente d'aria. La sua esistenza è dovuta al fatto che l'aria
non è un fluido perfetto. La caratteristica che discosta maggiormente
l'aria da un fluido perfetto, è la presenza della viscosità. La
viscosità è la responsabile del crearsi di forze tangenziali, ossia di
forze aventi la stessa direzione della velocità del fluido. Tali forze
sono simili in una certa misura alle forze di attrito. Queste esercitano
quindi una sorta di attrito tra i vari strati di aria, più precisamente
tra i vari filetti fluidi di aria. Questa azione di attrito è tanto
maggiore quanto più ci avviciniamo alla superficie del corpo. Questo
determina una variazione del
valore
della velocità dell'aria mano a mano ci avviciniamo alla superficie del
corpo. In particolare, sulla superficie del corpo, la velocità è nulla.
E' per questo motivo che quando sulla carrozzeria dell'automobile vi è
depositata della polvere, anche se l'autoveicolo percorre un'autostrada ad
alta velocità, la polvere rimane intatta sulla carrozzeria. Lo spessore
dello strato limite è piccolo, dell'ordine di qualche millimetro.
All'interno di questo sottile spessore, la velocità varia la sua
velocità aumentando il proprio valore mano a mano che ci si allontana
dalla superficie. La variazione del valore della
velocità
è di tipo quadratico, ossia il diagramma che illustra come aumenta il
valore della velocità dell'aria allontanandosi dalla superficie ha la
forma di una parabola (vedi lavagna sopra a sinistra). Lo strato limite
può presentare due differenti tipologie: può essere di tipo laminare
oppure di tipo turbolento. Nel primo caso i filetti fluidi di aria sono
tutti gli uni paralleli agli altri, nel secondo caso invece essi si
intersecano in un certo senso tra di loro. Lo strato limite turbolento
ha uno spessore maggiore di quello laminare. Quello laminare è
preferibile per abbassare il più possibile la componente della
resistenza aerodinamica che prende il nome di resistenza di attrito.
Quello turbolento è preferibile se si vuole ridurre la resistenza
aerodinamica totale nel caso in cui il peso della componente di attrito
è minore del peso percentuale della resistenza di forma o scia. Una
esplicitazione pratica di tale ultimo concetto è dato dall'aerodinamica
della pallina da golf, che sarà oggetto di una nostra futura lezione.
Uno strato limite turbolento è inoltre preferibile per ritardare lo
stallo del velivolo. Per questo motivo spesso si usano degli
accorgimenti per trasformare lo strato limite laminare in turbolento.
Anche quest'ultimo argomento verrà affrontato in più lezioni future.
Nel campo dell'aviazione ultraleggera, la considerazione dell'esistenza
dello strato limite è di fondamentale importanza. Questo perchè le
leggi aerodinamiche che valgono per l'aviazione maggiore (generale,
commerciale, etc...) mantengono la stessa identica validità per gli ulm
ed ultralights. Dal punto di vista aerodinamico non vi è quindi alcuna
distinzione tra l'aviazione sportiva ed il resto dell'aviazione.
Ing.
Massimiliano Ghielmetti; docente di Aerotecnica
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