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volo acrobatico: le manovre giroscopiche. Intervista al Com.te Maurizio Costa- VFR Aviation Marzo 2


La massima espressione dell’acrobazia aerea si ha nelle manovre di freestyle, quelle in cui i migliori piloti si esibiscono durante gli airshow. Molte volte, chi ha solo visto ma mai pilotato un aeroplano, o persino chi è pilota, crede che in quelle esibizioni ci siano dei pazzi temerari ed esibizionisti che non sanno cosa stanno facendo a bordo degli aeroplani.

In realtà quelle manovre, che a prima vista sembrano impossibili dal punto di vista aerodinamico, hanno dietro molte ore di studio e di allenamento. E i piloti acrobatici che le sanno fare hanno una marcia in più.. o meglio, utilizzano un comando in più rispetto a quelli tradizionali.

Per spiegare come funzionano, ho pensato che ci volesse un pilota a 360°, un esperto di ogni tipo di volo, la cui professionalità in ambito aeronautico è indiscussa ed ineguagliata in Italia. La persona migliore non poteva che essere il Comandante Maurizio Costa, l’unico pilota in Italia ad essere contemporaneamente un atleta pluripremiato in campo nazionale ed internazionale, un comandante di linea che ha volato in Alitalia, sui charter e con i cargo, un flight examiner ad ogni livello, un pilota di airshow che si è esibito con ogni tipo di aereo, dagli aerei storici ai più moderni e prestanti, ed ovviamente un istruttore di volo, che attualmente insegna acrobazia aerea alla scuola di volo Cantor Air di Valbrembo.

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Maurizio Costa

Tra volo normale, acrobazia tradizionale e le manovre da airshow, la tecnica di pilotaggio come cambia?

C'è una grandissima differenza. Nell'acrobazia normale vengono utilizzati i comandi di volo tradizionali, gli stessi che utilizza anche un pilota nel volo normale, cioè dritto. Chiaramente nell'acrobazia normale, rispetto al volo dritto, l'uso dei comandi tradizionali viene estremizzato: ad esempio quando gli alettoni vengono portati e mantenuti a fondo corsa (e non centralizzati) permettono all'aeroplano di fare un tonneau, mentre continuando a cabrare utilizzando il timone di profonditá si riesce a salire in verticale. Questo è facilmente comprensibile anche per un pilota che non ha mai fatto acrobazia, e l'acrobazia basica usa di comandi di volo tradizionali in questo modo. I piloti di airshow, oltre a queste manovre tradizionali, effettuano manovre giroscopiche.

Cosa sono le manovre giroscopiche? Cosa vuol dire?

Per fare queste manovre si utilizza quella che si definisce la “precessione giroscopica”.

Questo principio che fa si che l'elica, essendo un giroscopio, generi delle forze che hanno il sopravvento sulle forze aerodinamiche, e che permettono quindi all'aeroplano di fare delle manovre assolutamente incomprensibili come le capriole, le viti piatte, le lomcevak, e tutte queste manovre che sembrano apparentemente impossibili da realizzare.

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Come funziona un giroscopio?

Per spiegarlo in maniera molto semplice, diciamo che il giroscopio, tra le varie proprietà, ha quella di reagire a una forza che viene applicata su di esso. Più precisamente, la forza che viene applicata ad un giroscopio si trasmette 90 gradi più avanti nel senso di rotazione del giroscopio stesso.

Me lo puoi spiegare in termini più semplici?

Per spiegarlo in termini molto semplici, pensiamo alla bicicletta. La ruota davanti della bicicletta in movimento, è in pratica un giroscopio. Quando noi andiamo senza mani, e vogliamo girare, sappiamo tutti che è sufficiente spostare il peso da un lato per inclinare la bicicletta. Quando incliniamo la bici, è come se applicassimo una forza in cima alla ruota anteriore della bicicletta. La ruota sta girando in avanti. Quindi se incliniamo la bicicletta a destra, applichiamo una forza a destra sulla parte superiore della ruota, che per effetto della precessione giroscopica, si trasmetterà 90 gradi più avanti, facendo quindi ruotare il manubrio a destra e permettendo di conseguenza alla bicicletta di girare a destra.

Detta così sembra piuttosto semplice... ma sull’aeroplano?

Questo é il principio che tutti possiamo studiare. Ma una cosa è sapere che esiste, e una cosa è saperlo utilizzare. Per trasmettere questo concetto all'aeroplano: ad esempio se vogliamo effettuare una capriola in avanti. Con un aeroplano acrobatico munito di un motore tradizionale Lycoming che ha il senso di rotazione a destra, applicando la pedaliera a fondo corsa a destra, il muso inizialmente comincerà ad andare verso destra, ma poiché questa forza si trasmette 90 gradi più avanti nel senso di rotazione dell’elica, la precessione giroscopica genererà un effetto picchiante molto violento dell’aeroplano. Questo tipo di forza permetterà all'aeroplano di compiere quindi una rotazione lungo l'asse trasversale, facendo una capriola in avanti, che non sarebbe possibile effettuare utilizzando i comandi di volo in modo tradizionale.

Mi stai dicendo è che la forza giroscopica supera la forza dei comandi aerodinamici che hai a bordo dell'aeroplano?

Il flusso dell’elica e le forze che genera perturbano il sistema aerodinamico e la stabilità dell’aeroplano, quindi l'aeroplano viene costruito per minimizzare questo tipo di perturbazioni. La precessione giroscopica, di fatto, è un comando di volo in più che il pilota ha a disposizione, che il più delle volte viene contrastato, sia nel volo normale sia nell'acrobazia tradizionale.

Viceversa questa reazione giroscopica viene generata e sfruttata quando serve, nelle manovre giroscopiche, per far si che l'aeroplano abbia questi comportamenti assolutamente non convenzionali.

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Ma se gli aeroplani sono costruiti per minimizzare questi effetti, quand’è che prendono il sopravvento le forze giroscopiche?

I piloti che effettuano queste manovre sanno utilizzare questa precessione giroscopica quando le forze aerodinamiche sono basse, cioè quando l'aeroplano viene portato in situazioni balistiche, con un mix di angoli di incidenza e velocità, che fanno che si che l'ala non generi forze aerodinamiche che si oppongano alla forza di precessione giroscopica. La capacità del pilota sta proprio nel saper miscelare, gestire e soprattutto di riprendere il controllo dell'aeroplano opponendosi, con le forze aerodinamiche, alle reazioni giroscopiche generate dall’elica. Tutto ciò è molto difficile.

Quindi si può imparare a controllare queste forze?

Certo, e infatti negli airshow e soprattutto nelle gare di freestyle, la bravura del pilota, e quindi anche la difficoltá dei giudici per giudicare queste manovre, non é solo vedere delle cose estremamente eclatanti; è soprattutto vedere che il pilota è in grado di far esplodere queste reazioni giroscopiche per creare delle manovre che sembrano incontrollabili, ma poi riuscire a fermare l'aeroplano esattamente come voleva lui, nella posizione del desiderata. Questa é la grande capacitá del pilota e la grande difficoltá di queste manovre.

Ma gli aeroplani non si rompono?

Beh innanzitutto non tutti gli aeroplani possono fare queste cose. O peggio... Molti aeroplani le possono fare, ma una volta innescati questi meccanismi, non tutti ne riescono ad uscirne. In molti aeroplani le forze aerodinamiche che sono generate dalle ali e ai piani di coda, non riescono più a prendere il sopravvento.

Quando queste manovre sono state introdotte, anni fa, succedeva che gli aeroplani ad esempio perdessero l'elica. Questo avveniva perché questa forza di precessione giroscopica, che si trasmette sull'albero motore e come ti dicevo, fa cappottare tutto l'aeroplano, è una forza molto violenta.

L'elica bipala metallica era quella che all'inizio dava le maggiori prestazioni in assoluto. Però le sollecitazioni che le due pale, allineate tra di loro, inducevano sulla flangia dell'albero motore superavano la resistenza strutturale dell'albero motore.

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E quindi che caratteristiche deve avere l’elica per fare queste manovre?

L'ideale sono le eliche molto grandi, perché più grande é il giroscopio, maggiore è la reazione che il giroscopio genera. Le eliche tripala, con le pale molto grandi e molto rigide, distribuiscono meglio le sollecitazioni sull’albero motore,. Il campione del mondo di Freestyle Rob Holland usa un’elica con le pale con una corda molto grande in carbonio, che fa si che anche le stesse non flettano e trasmettano tutta la precessione giroscopica all'aeroplano.

E l’aeroplano come deve essere?

Fondamentalmente gli aeroplani migliori sono quelli che hanno un peso basso, come quasi tutti gli aeroplani acrobatici, ma soprattutto una grande rigiditá strutturale. Queste manovre sono esplose, dal punto di vista scenico, con l'introduzione dei materiali compositi. La rigiditá dei materiali compositi, unita alla leggerezza, in contrasto con la grande potenza del motore, fa si che la struttura l'aeroplano non si deformi. Il carbonio, che ha questa caratteristica di essere molto rigido, permette all'aeroplano di essere letteralmente trasportato dalla precessione giroscopica introdotta dall'elica.

Gli aeroplani devono poter sopportare fattori di carico molto elevati?

Non é tanto un discorso di fattori di carico, perché il fattore di carico per gli aeroplani è calcolato per le manovre lineari. Quando parliamo di manovre giroscopiche, non si arriva a caricare nemmeno 6G sull'aeroplano. Magari si arriva a caricarne solo 4, ma questi 4G devono essere sommati ai carichi laterali e ai carichi torsionali molto elevati. Il costruttore stesso si trova nell'impossibilità di prevedere e quindi di calcolare le sollecitazioni portate sull'aereo dalle manovre giroscopiche. Ci sono aeroplani che le possono fare perchè nel tempo si è visto che, con la sperimentazione e con le modifiche, si sono rivelati in grado di sopportare le sollecitazioni generate da tali manovre. Il CAP 10, ad esempio, non é assolutamente adatto per fare queste manovre. Intanto non ha una potenza sufficiente per farle, ma soprattutto perché la sua fragilitá strutturale non glielo permetterebbe.

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Ma tu su che aeroplano hai imparato?

Io ho imparate a farle sul Pitts. Ho avuto la fortuna di avere un biposto e sono andato negli Stati Uniti e li ho imparato il basic di queste manovre: come iniziarle e soprattutto come controllarle, e poi ho imparato a svilupparle. Come ho fatto? Ho passato ore, ore, e ore a pensare cosa potrebbe succedere applicando certi tipi di comandi, guardando altri piloti, e poi provando, con le dovute precauzioni, e con aeroplani certamente adatti a fare queste manovre. Poi ho fatto molti airshow, ma soprattutto ho fatto parecchi campionati Europei e del Mondo in cui ho partecipato come pilota della nazionale nel libero integrale, nei programmi di freestyle. Negli airshow c'è un problema di quota: i piloti spesso volano più bassi e bisogna fare molta attenzione.

Come si fa a imparare?

Bisogna innanzitutto avere una grandissima padronanza della propria posizione nello spazio, e quindi avere un certo numero di ore di acrobazia effettuate durante le competizioni. Ci sono istruttori che hanno gia fatto queste manovre e che quindi le sanno spiegare e insegnare. Ci sono aeroplani biposto come l'Extra, come il Pitts, che sono in grado di fare queste manovre e quindi assolutamente bisogna farle con qualcuno che le sappia fare e che sia capace di insegnarle. E soprattutto bisogna prendersi i dovuti margini: queste manovre, finché si sta imparando, si sa come cominciano, ma poi non si sa come degenerino. Bastano differenze minime di velocità e posizione di ingresso rispetto a come sono state fatte in allenamento, per far si che degenerino in situazioni diverse da quelle previste. Quindi è essenziale avere tantissima quota, e non bisogna mai cercare di impararle da soli, perchè è pericoloso. Ma tieni conto che non esiste un basico di queste manovre perché sono infinite. In queste manovre il pilota estremizza gli effetti della reazione giroscopica per inventare sempre delle figure nuove.

La tua manovra preferita?

Tutte le varie famiglie delle viti che fanno sempre parti dei freestyle e degli airshow. La mia preferita iniziava con un frullino negativo in cima a un looping effettuato a 90° di fronte al pubblico che facevo degenerare in una vite piatta negativa in salita.. non vedendo il pubblico l'avanzamento dell'aeroplano, dava proprio l'impressione che facesse due ventagli.

Era anche la mia preferita