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Strutture aeronautiche

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Vediamo qui come sono fatti i velivoli dal punto di vista strutturale.
L'obiettivo è imparare un po' di nomenclatura (centine, correnti, longheroni ...) e capire quali sono i problemi e come li si risolvono.
La "struttura" è ciò che tiene insieme le parti del velivolo che abbiamo visto fin'ora, le ali che generano portanza, la fusoliera, destinata a contenere il "carico pagante" e a collegare le ali ai piani di coda, gli organi di comando aerodinamici (ali e piani di coda), l'apparato propulsivo egli organi d'atterraggio.
Intanto cominciamo a distinguere tre tipi fondamentali di struttura, la struttura a telaio, quella a guscio e quella a semiguscio.
In aeronautica sono utilizzate tutte e tre, a volte insieme.
La struttura a traliccio è una struttura composta da tralicci in legno o metallo che vengono poi rivestiti, in genere da tela.
Nella struttura a traliccio tutte le sollecitazioni vengono assorbite dal telaio metallico, lasciando al rivestimento la sola funzione di generare il carico aerodinamico.
Nella struttura a guscio, invece, il rivestimento è parte integrante della struttura e contribuisce ad assorbire le sollecitazioni.
La struttura a semiguscio è una struttura a guscio, dove però sia possibile individuare dei componenti particolari (i longheroni) che garantiscono la resistenza a flessione, mentre al rivestimento è lasciata la sola reazione agli sforzi di torsione.

I primi velivoli erano costruiti con strutture "a traliccio", in genere in legno, rivestite in tela.
Tale soluzione, però, si rivelava inadatta alle alte velocità cui già si era arrivati alla fine della I Guerra Mondiale.
Furono perciò realizzati velivoli rivestiti in metallo, e a questo punto sembrò stupido non considerare anche il rivestimento in alluminio quale componente strutturale, visto che c'era comunque e pesava, e l'allumino presentava caratteristiche meccaniche decisamente superiori alla tela e anche allo stesso legno che ancora costituiva l'ossatura interna, subito anch'essa costruita in alluminio..
Da allora sostanzialmente non vi furono grandi evoluzioni, ed oggi le strutture aeronautiche sono generalmente a guscio per la fusoliera e a semiguscio per le ali e gli impennaggi in genere.
Le evoluzioni notevoli sono state invece realizzate nella tipologia dei materiali, dove le leghe di alluminio hanno lasciato spazio ai materiali compositi, sia metallici che plastici.

Le sollecitazioni strutturali

Per semplificarci la vita si analizza una struttura in relazione a sollecitazioni che vengono semplificate il più possibile, in modo da poter poi calcolare e realizzare la struttura stessa nel modo più conveniente, facendo in modo che siano componenti specifici a reggere a sollecitazioni specifiche.
Le sollecitazioni "base" più semplici con cui abbiamo a che fare sono la trazione-compressione (assiali) e il taglio (diagonale).
Trazione - La struttura è soggetta ad un carico che tenda ad "allungarla" e basta.
Una struttura semplicissima che sicuramente subisce solo questo tipo di sollecitazione è il cavo, che essendo flessibile può sopportare solo trazione.
Compressione - Come per la trazione la struttura è soggetta ad un carico semplice assiale, ma questa volta nel che tende a "schiacciarla".
Sono strutture semplici destinate a questo tipo di carico, ad esempio, le colonne in pietra, formate da elementi semplicemente sovrapposti, che si sposterebbero se la compressione non fosse perfettamente assiale.
In modo più complesso, ma sostanzialmente identico sono in genere sollecitate a compressione tutti gli elementi di un muro o in genere di un'opera in pietra. Esempio mirabile di come si possa trasformare una sollecitazione complessa come quella relativa ad un ponte in una semplice compressione per i singoli componenti che lo costituiscono è l'arco romano in mattoni.
Un'altra struttura semplice, soggetta a carichi distribuiti e vari che però si comporta come se fosse soggetta solo a compressione è l'albero di una barca a vela, dove la flessione (che vediamo dopo) viene trasformata in compressione (sul "palo") e trazione (sul sartiame).
In teoria un elemento metallico sollecitato a compressione avrebbe una resistenza enorme, in realtà quando abbiamo a che fare con elemento "snelli" il problema è che in pratica non è possibile garantire che il carico sia applicato perfettamente, cioè che la sollecitazione permanga esclusivamente assiale.
Basta infatti una minima eccentricità perché la struttura si deformi "arcuandosi" e il carico si trasformi da assiale a composto, sollecitando l'elemento a flessione e facendolo collassare..
Taglio - E' una sollecitazione "diagonale", ove le fibre del materiale tendano a "scorrere2 le une sulle altre.
La sollecitazione di taglio in effetti "non esiste", ma si può considerare come una sollecitazione di trazione/compressione inclinata diagonalmente rispetto all'asse principale della trave.
Vedremo meglio questo concetto quando tratteremo i tralicci, dove appunto l'anima di una trave (tipicamente l'elemento sottoposto a taglio) è sostituita da un elemento soggetto a sola trazione o a compressione.
Componendo le sollecitazioni che abbiamo visto prima si descrivono altri due "tipi", e cioè la "flessione" e l "torsione", che quindi vengono ad essere sollecitazioni "composte".
Flessione - Si ha flessione quando un trave tende, appunto, a flettersi, cioè ad incurvarsi. Il caso tipico di flessione è la trave appoggiata o incastrata caricata con un peso.
La flessione va analizzata con attenzione, in quanto è di fatto il tipo di sollecitazione più gravoso su cui vengono dimensionate le strutture.
Un'ala, ad esempio, si può vedere come una trave su cui sia distribuito un carico (la portanza) e ne sia collegato uno di senso opposto alla radice (il peso della fusoliera e del carico in essa contenuto).
La classica trave destinata a sopportare tale tipo di sollecitazione è il "doppio T", una trave composta da due "solette" e un'"anima" che le collega.
Quando la trave è sollecitata a flessione le due solette lavorano a trazione e a compressione, mentre sull'anima si sviluppa una sollecitazione diagonale, di taglio.
Torsione - Un elemento è sottoposto a torsione quando le sue sezioni sono sollecitate a ruotare attorno ad un asse.
La torsione è una sollecitazione composta, si può vedere come uno sforzo di taglio distribuito sulla superficie delle'elemento.

 
 

La struttura a traliccio

Il "traliccio" è una struttura "semplice", dove tutti gli elementi sono soggetti solo a sforzi assiali di trazione o di compressione.
I caso . struttura LABILE - Il traliccio è composto solo da elementi ortogonali. Tale sistema non è capace di sopportare alcuno sforzo di taglio (e quindi nemmeno la torsione, come vedremo più avanti).
Nel traliccio tutti gli elementi sono "snelli", quindi capaci solo di sopportare sollecitazioni assiali pure (trazione o compressione).
Se applico una situazione di "taglio" sulla struttura questa collassa senza che alcun componente possa in qualche modo reagire.
Se invece inserisco degli elementi diagonali questi impediscono la deformazione del reticolo.
In questo caso tutti i componenti reagiscono alla sollecitazione e il sistema non collassa.
Vediamo come reagirebbe "in teoria", il sistema visto all'inizio ad una sollecitazione di flessione.
I due elementi A e B reagiscono alla flessione come la trave vista prima, stirandosi su una faccia e comprimendosi su un'altra, gli elementi C trasferiscono solo la compressione data dal carico e fanno lavorare le due travi in parallelo.
Se invece inserisco l'elemento diagonale D questo si carica a trazione e fa lavorare il sistema come un'unica grande trave dove i componenti C e D fanno la parte dell'anima e i componenti A e B diventano le due solette, caricate una a compressione e l'altra a trazione.
Anche senza far calcoli particolari, è subito intuitivo che un sistema del genere è molto più efficace rispetto a quello visto nell'esempio precedente.
Da questa visualizzazione si comprende meglio anche cosa è realmente lo sforzo di taglio, e cioè di fatto uno sforzo di trazione/compressione inclinato rispetto all'asse della trave.
Notate che se il carico fosse in senso opposto il diagonale D manterrebbe comunque la stabilità del sistema, ma sarebbe caricato a compressione.
 
Supponiamo infatti di avere una trave reticolare con due tiranti diagonali ortogonali tra loro, lo sforzo sarebbe distribuito come nello schema a lato.
In questo caso il diagonale D è caricato  a trazione come nel caso precedente, mentre il diagonale aggiunto E è caricato a compressione.
Se il carico fosse nel senso opposto sarebbe il diagonale D a comprimersi mentre E sarebbe stirato.
La scelta di utilizzare un diagonale o due dipende dal fatto che gli elementi caricati a trazione reggono meglio che a compressione e, di fatto, in una trave del genere i due diagonali D ed E si potrebbero sostituire con dei tiranti in cavo, sottili e leggeri.
Questa trave è assolutamente equivalente a quella "a doppio T" con le due solette e un'anima "piena".
I primi velivoli erano spesso in formula "biplana", cioè con due ali collegate tra loro da sottili tiranti.
I tiranti ovviamente possono essere caricati solo a trazione e di conseguenza ce ne devono due più o meno ortogonali, in modo da mantenere il sistema stabile in qualsiasi condizione di carico.
In questo modo le due ali collaborano tra loro come le due solette di una trave a doppio T.
La torsione viene contrastata dagli elementi diagonali, che lavorano a due a due a trazione e compressione.
Perché la struttura possa reggere a torsione occorre perciò che sia "chiusa".
Questo concetto lo vedremo meglio con un facile esempio quando parleremo delle strutture a semiguscio.
Gli elementi assiali risultano scarichi.

Le strutture a traliccio risultano le più semplici da realizzare, non necessitando di particolari sagomature dei componenti.
Sono leggere e possono essere realizzate con vari materiali.
In origine i tralicci erano in legno, oggi si usano per lo più tubi in lega di alluminio.
Nelle due immagini a lato le ali e la fusoliera del Piper PA 18 Super Cub.

La struttura a semiguscio

Già alla fine della I Guerra Mondiale, gli aerei erano capaci di sviluppare velocità nell'ordine dei 200 km/h e fu evidente che l'architettura in legno e tela non era adatta per i velivoli sempre più veloci che la tecnologia a questo punto permetteva di costruire.
Anche se non utilizzato in combattimento, già nel 1915 lo Junkers D.1 era un velivolo costruito integralmente in metallo.
Quando il rivestimento divenne di metallo, fu naturale pensare di utilizzarlo come parte integrante della struttura, destinandogli sostanzialmente il compito di contrastare la torsione.
Le strutture così realizzate sono composte da una o più travi principali, con lo scopo di sopportare la flessione, detti "longheroni", da centine destinate a mantenere la forma aerodinamica, sostanzialmente conformate come "travi" trasversali al longherone, da "correnti" di irrigidimento che contribuiscono alla resistenza a flessione e fungono da supporto al rivestimento, e finalmente dal rivestimento, che irrigidisce la struttura, sino ad ora labile rispetto alla torsione.
Per capire il concetto pensiamo ad una semplice esperienza.
Prendiamo 4 matite sufficientemente spesse da poter stare in piedi, disponiamole a formare un quadrato e appoggiamoci sulla punta un peso, ad esempio un libro.
Le matite, dopo qualche tentativo, potranno anche reggere il libro (se il libro viene appoggiato delicatamente e lasciato in pace, le quattro matite risultano caricate a compressione), ma se avviene una minima perturbazione il nostro sistema crolla.
Se adesso prendiamo le stesse matite, ma le uniamo con una striscia di carta in modo da circondarle tutte (stendiamo la striscia di carta, ci appoggiamo sopra le matite e ce le incolliamo, poi la pieghiamo in modo che si richiuda su se stessa e quindi incolliamo i due bordi terminali), e poi ci appoggiamo sopra lo stesso libro, la struttura stavolta regge bene sia il libro, sia eventuali perturbazioni.
Il longherone - Il longherone è l'elemento destinato a reggere a flessione. Di fatto è una trave in cui è possibile isolare due solette ed un'anima esattamente come nelle travi a doppio T per edilizia viste in precedenza.
Come abbiamo visto per queste travi i carichi maggiori sono sopportati dalle due solette, mentre l'anima serve solo a trasmettere gli sforzi di taglio, collegando tra loro le solette che, ricordo, lavorano una a compressione e una a trazione.
Nelle travi aeronautiche, ove contenere il peso è fondamentale, l'anima è sempre molto sottile e spesso forata, sia per alleggerirla, sia per permettere il passaggio dei componenti necessari al funzionamento dei vari impianti (cavi elettrici e/o tubazioni idrauliche).
Le centine - Le centine sono, di fatto, travi complete, quindi anch'esse possono essere viste come un insieme di due solette e un'anima.
Sono destinate per lo più a mantenere la forma della sezione alare, ma servono anche quali punti di forza per l'applicazione di carichi puntuali quali le gondole con i motori, eventuali serbatoi supplementari, armi, e, a volte, il carrello di atterraggio.
Sono per lo più realizzate in lega d'alluminio stampata e interrotte ove necessario per far passare il longherone
I componenti corrispondenti alle centine dell'ala, nella fusoliera si chiamano "ordinate".
I correnti - I correnti sono elementi longitudinali di irrigidimento.
Servono essenzialmente quali supporto per il collegamento del rivestimento esterno e contribuiscono ala resistenza a flessione dell'elemento.
Sono continui e dove dovessero venir interrotti, ad esempio per la necessità di posizionare un'apertura, deve essere interposta una centina di forza, cioè abbastanza robusta da poter trasferire le sollecitazioni dei correnti interrotti.

Il rivestimento - Nella struttura a semiguscio il rivestimento metallico concorre alla resistenza strutturale, in particolare garantendo la rigidità a torsione.
Dal punto di vista strettamente strutturale in realtà il rivestimento potrebbe essere sottilissimo. Spesso viene dimensionato sulla possibilità di essere collegato ai correnti e alle centine mediante chiodatura o sulla capacità di reggere ad urti accidentali piuttosto che non per la vera e propria funzione di tenuta a torsione.
Sui velivoli di linea, inoltre, il rivestimento ha il compito di mantenere la pressurizzazione interna.
I velivoli pressurizzati normalmente hanno sezione di fusoliera perfettamente circolare, che è la forma più conveniente per un contenitore di gas compresso.
 

L'ala

La struttura dell'ala comporta normalmente uno o due longheroni (raramente di più) continui, cui sono collegate trasversalmente le centine.
Le centine conferiscono la forma aerodinamica e fungono da supporto per tutti i carichi esterni (dalle gondole dei motori ai pod per agganciare carichi vari, ai fissaggi degli organi attuatori dei flap e degli alettoni).
Sulle centine sono poi collegati i correnti che contribuiscono, come si è visto, alla resistenza a flessione e servono quale supporto per il fissaggio del rivestimento.
Se la struttura è bilongherone, spesso è individuabile uno "scatolato" confinato tra i due longheroni. che costituisce la reale struttura resistente dell'ala. E' infatti "chiuso" tra il rivestimento esterno e le anime dei longheroni.
A questa cassa sono poi collegati a sbalzo gli elementi terminali delle centine.
Normalmente all'interno dell'ala sono alloggiati i serbatoi. Questi devono essere suddivisi da settori longitudinali e trasversali in modo da limitare lo "sciacquio" del carburante che potrebbe se no spostare in modo inopportuno il baricentro.
Le centine sono per lo più forate per permettere il passaggio dei cavi elettrici e dei tubi dei sistemi idraulici.

 

La fusoliera

La fusoliera è formata da elementi detti "ordinate" che di fatto sostituiscono le centine dell'ala, cui sono collegati i correnti longitudinali.
Date le grandi dimensioni e quindi la grande distanza tra la parte superiore e quella inferiore, spesso la struttura è sufficientemente robusta senza la necessità di individuare dei veri e propri longheroni.
Quando l'aereo è pressurizzato la fusoliera è di forma cilindrica a sezione circolare, comportandosi a tutti gli effetti come una "bombola" di gas compresso.
A volte anche la tensione dovuta alla pressione interna può essere considerata nella valutazione della robustezza strutturale.
Se questo avviene poco o nulla per i normali velivoli, è, ad esempio, una voce fondamentale nella valutazione della rigidità dei due grossi serbatoi di idrogeno che servono lo Space Shuttle; questi elementi, in fatti, da vuoti non sarebbero in grado di regger alcuna sollecitazione, neanche quella dovuta al peso proprio della struttura, e collasserebbero.
Nelle fusoliere pressurizzate ha grande importanza il posizionamento degli elementi terminali e il design delle aperture (portelloni e finestrini).
In seguito ad incidenti disastrosi che videro coinvolti sin da subito i velivoli pressurizzati (ad esempio i De Havilland Comet) il rivestimento viene oggi applicato in modo da definire delle zone a "rottura limitata", in modo che un'eventuale rottura localizzata del rivestimento non possa degenerare in una decompressione esplosiva.

Dinamica della frattura

Facciamo una breve parentesi per vedere quali sono i meccanismi di propagazione di una frattura.
Supponiamo di avere un elemento sottoposto ad uno stato di sollecitazione semplice, ad esempio a trazione.
Possiamo facilmente supporre che lo sforzo si distribuisca in modo simmetrico su tutto il materiale. Per semplicità immaginiamo di visualizzare lo "sforzo" con delle linee continue, nelle condizioni iniziali queste saranno tutte egualmente distribuite e continue.
Se però sul nostro pezzo si genera un inizio di frattura, una piccola incisione, le linee di tensione in prossimità della frattura sono interrotte e quindi lo sforzo che prima passava per la zona incisa deve essere in qualche modo ridistribuito.
Se lo sforzo si ridistribuisse uniformemente sulla porzione di materiale integra, sostanzialmente non avremmo grossi danni, ma il fatto è che, ragionevolmente, la porzione dell'elemento lontana dalla frattura non si "accorge" della singolarità .. di fatto su tutto il resto del nostro componente le linee di tensione restano quelle che erano.
Solo sulla parte immediatamente vicina alla frattura avremo una ridistribuzione delle linee di tensione. La linea che sarebbe stata interrotta dalla frattura "devia" e va a scaricarsi sulle superfico vicino all'apice di questa.
In questo modo in quella zona, localmente, la tensione aumenta notevolmente.
Può quindi succedere che anche se il carico, ridistribuito sulla sezione ancora buona del nostro componente, non lo farebbe collassare, così concentrato localmente è invece in grado di produrre un ulteriore incremento della frattura.
All'aumentare delle dimensioni della singolarità, con lo stesso principio, le linee di tensione si addensano sempre in prossimità dell'apice della frattura, moltiplicando ad ogni passaggio l'intensità dello sforzo sopportato localmente.
Questa evoluzione della frattura può avvenire molto lentamente, e spesso è favorita da fenomeni di ossidazione che localmente intaccano il materiale.
Quando lo sforzo diventa abbastanza grande la frattura si espande in modo istantaneo (frattura esplosiva) e si ha il cedimento improvviso dell'elemento. 
Per comprendere l'effetto provate a prendere un foglio di carta e tirarlo. Il foglio mostrerà una certa resistenza.
Ora sullo stesso foglio praticate un piccolo strappo e poi provate a stirarlo come in precedenza.
Noterete che con il foglio si strapperà con uno sforzo decisamente inferiore a quello che poteva sostenere in precedenza.
 
All'interno della fusoliera devono essere realizzate le solette che servono al posizionamento del carico. Queste sono veri e propri solai in carpenteria metallica e vengono dimensionati in funzione del tipo di carico che si intende stivare, che va dai pochi kg del "passeggero", dove se vogliamo il carico dimensionante può essere il peso concentrato di un essere umano distribuito sulla superficie di un piccolo tacco (non a spillo, che a bordo dovrebbero essere vietati), ai carri armati che devono poter manovrare all'interno di velivoli come il C-5 Galaxy.

   

Le giunzioni

La bullonatura - In questo tipo di giunzioni gli elementi (i bulloni) sono sollecitati a trazione, e l'azione di fissaggio dei componenti che si vogliono collegare è svolta dall'attrito che si viene ad esercitare tra i componenti stessi, "compressi" tra loro dalla tensione esercitata dal bullone.
Per poter distribuire adeguatamente tale tensione, è necessario un componente essenziale che è la "rondella". In assenza di tale componente la tensione esercitata dal bullone potrebbe danneggiare gli elementi che si vogliono giuntare.
La tensione esercitata dal bullone, infatti, invece di distribuirsi sulla grande superficie della rondella, si concentrerebbe sulla piccola superficie della testa esagonale (spigolosa) del bullone stesso, arrivando ad incidere, ad esempio, le lamiere sottili.
Le giunzioni bullonate hanno il vantaggio di essere molto resistenti e di poter essere agevolmente rimosse. In compenso sono pesanti e costose.
In aeronautica quando si giuntano insieme due componenti mediante bullonatura, occorre garantire l'efficienza del collegamento e cioè che il dado, accidentalmente, non si sviti.
Per questo si utilizzano sistemi di bloccaggio (spinotti o rondelle "Glover") e si applicano dei segni di riferimento sugli elementi, in modo che ad un'ispezione visiva sia subito evidente l'allentamento della giunzione.
Le giunzioni bullonate non devono mai essere lubrificate, e la tensione di serraggio corretta è di solito garantita dall'utilizzo di apposite chiavi dinamometriche, che permettono una coppia di serraggio massima predefinita.
Chiodatura - Il chiodo, in carpenteria metallica, è un elemento "duttile" che viene inserito in un foro e quindi fissato mediante ribattitura.
Il chiodo, non potendo garantire nel tempo la tensione, lavora semplicemente a taglio. Gli elementi giuntati non possono muoversi in quanto il chiodo crea un'interferenza.
Il vantaggio della chiodatura è l'economicità e la leggerezza. Il collegamento risulta permanente e relativamente debole (a parità di carichi in gioco occorrono molti più chiodi che non bulloni per realizzare giunzioni simili.
In aeronautica i chiodi vengono utilizzati sistematicamente per fissare il rivestimento esterno.
I chiodi possono essere normali o a testa fresata. Questi ultimi, non sporgendo dalla superficie del rivestimento, generano meno interferenza aerodinamica e quindi sono preferibili sotto il profilo prestazionale, in compenso sono più difficili da posizionare, in quanto gli elementi devono essere prima adeguatamente preparati per poterli accogliere.
Rivettatura - Il rivetto è un particolare chiodo che viene posizionato senza bisogno di dover accedere ad entrambi i lati per poter essere ribattuto.
Il rivetto è un chiodo cavo di materiale duttile all'interno del quale è passato un "chiodo" di materiale più duro. Una volta fissato il rivetto in posizione il "chiodo" all'interno viene tirato, in modo che la sua testa deformi il rivetto che in questo modo non potrà più sfilarsi. Il chiodo viene tirato sino a quando non si spezza (il chiodo è realizzato in modo da spezzarsi per una tensione predefinita).
Rispetto alla chiodatura è meno efficace. Resta sempre il problema della testa a perdere del "chiodo" che "cade" all'interno (nella zona inaccessibile)o che resta nel rivetto (e in quel caso può concorrere alla resistenza a taglio di questo).
Saldatura - La saldatura è un procedimento che comporta il riscaldamento di parte dei due elementi da giuntare sino ad ottenerne la fusione locale. Successivamente, raffreddandosi, i due elementi risultano collegati in teoria come se fossero stati realizzati direttamente fusi insieme.
Teoricamente la saldatura ottiene una connessione perfettamente continua dei due pezzi che si vogliono giuntare, ma, in pratica, presenta alcune controindicazioni.
  • Il surriscaldamento locale fino alla temperatura di fusione annulla i trattamenti termici subiti dal materiale in precedenza. Se questo è accettabile per molti materiali ferrosi (semplici acciai al carbonio, ad esempio) diventa poco attuabile su leghe particolari ed in generale sulle leghe d'alluminio, che quindi risultano saldabili con difficoltà.
  • Se la saldatura eseguita con dispositivi automatici risulta controllata e praticamente esente da imperfezioni, molte volte la saldatura è eseguita manualmente da un operatore. In questo caso l'efficacia della giunzione è funzione della perizia dell'esecutore.

 

Le leghe metalliche

Sin dall'inizio della storia, l'uomo ha imparato ad utilizzare i metalli, non tanto in quanto materiali puri, ma in combinazione tra loro o con altri elementi.
Dapprima fu il bronzo, una lega (si definisce lega un composto metallico ove i componenti non sono legati chimicamente tra loro, come ad esempio ossigeno e idrogeno a formare un qualcosa di completamente differente quale è l'acqua, ma semplicemente "mischiati", in un materiale che conserva parzialmente le caratteristiche dei componenti) di rame e stagno, più rigido del rame e del poco utile stagno, capace di essere utilizzato per armi e armature-
Poi, a migliorare le caratteristiche del ferro, venne l'acciaio (inizialmente una lega di ferro e carbonio, che gli antichi romani per primi seppero utilizzare accoppiata al trattamento termico più semplice, la "tempera", che permetteva ai lori gladi di essere enormemente più duri e resistenti delle rozze spade in ferro degli avversari).
In aeronautica oltre agli acciai speciali (oltre al carbonio oggi si utilizza un'infinità di altri elementi che conferiscono ai materiali caratteristiche particolari di volta in volta adeguandoli alle necessità di impiego) si utilizzano soprattutto le leghe di alluminio, che rispetto alle leghe ferrose sono più leggere.
 
 

I materiali compositi

Si definisce un materiale "composito" un materiale ove siano identificabili delle "fibre" (carbonio, vetro, metalli vari) e una "matrice" che serve a tenerle insieme in genere di materiale plastico, ma oggi anche metallico o ceramico.
Nei materiali compositi la resistenza meccanica è ottenuta grazie alle fibre, mentre la matrice serve a fornire la protezione dagli agenti esterni.
La possibilità di posizionare le fibre in direzioni particolari conferisce a questi materiali comportamenti diversi in funzione della direzione della sollecitazione.
Un materiale composito semplice e naturale è, ad esempio, il legno.
Nel legno sono facilmente identificabili le fibre, e chiunque abbia mai provato a tagliare con un'accetta dei blocchi di legno avrà notato come questo sia duro e resistente se si tenta di intagliarlo trasversalmente alle fibre, mentre si apre facilmente se lo si colpisce parallelamente a queste.
 

Aeroelasticità - il flutter

L'aeroelasticità è la scienza che studia il comportamento di strutture flessibili (quali ad esempio le ali o i ponti sospesi) sollecitate da una forza aerodinamica.
Queste strutture si deformano a causa della forza aerodinamica e la loro deformazione fa variare la forza stessa.
Ad esempio, un'ala produce portanza, questa forza la carica e se l'ala è abbastanza snella, si flette.
Flettendosi può (deve) variare l'incidenza relativa delle varie sezioni, con la necessità che una flessione verso l'alto (dovuta ad un aumento della portanza) generi una rotazione della sezione dell'ala verso il basso (diminuisce l'incidenza dei profili alari man mano che ci allontaniamo dalla radice), in modo da diminuire il Cl e di conseguenza la portanza (ad un aumento della portanza la struttura reagisce in modo da "scaricarsi", se così non fosse la portanza aumenterebbe ulteriormente sino a produrre il sovraccarico dell'ala e il collasso).

Il flutter è un fenomeno dannoso che si genera quando questa risposta innesca oscillazioni di ampiezza crescente, anche qui portando al collasso della struttura

 

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