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07/06/2005

Il Bang sonico

Il repentino salto di pressione dovuto al sovrapporsi delle onde di propagazione, e quindi il formarsi dell'onda d'urto che entra in contatto con il velivolo, si rivela con il rumore di una vera e propria detonazione, chiamata bang sonico. essa si verifica al momento in cui lo aereo oltrepassa la velocità del suono, e talvolta si odono più "bang" consecutivi al superamento della barriera sonica della prua, poi dell'ala e infine degli impennaggi di coda.

Poiché il cono di Mach va progressivamente allargandosi e allungandosi all'avanzare dell'aeromobile, le onde d'urto arrivano sino a terra dove sono facilmente udibili se il velivolo vola a bassa quota, e continuano ad essere percepibili fino a circa 15 chilometri di distanza dal punto in cui si sono prodotte e su un fronte di circa 5 chilometri.

Le onde d'urto prodotte dal superamento della velocità del suono, se sono molto intense possono produrre, a terra, seri danni alle persone, ai fabbricati e alle colture. Per tale motivo, ai velivoli supersonici viene prescritto di superare la barriera del suono solo quando si trovano ad altissima quota o sul mare aperto; sono inoltre state studiate, per i velivoli moderni, forme di penetrazione atte a ridurre le onde d'urto generate dall'attraversamento della barriera sonica.

Problemi del volo supersonico

Constatato che la corrente d'aria relativa che scorre intorno all'aereo in volo può procedere a velocità diverse a seconda della forma aerodinamica delle varie parti dell'aereo che ne sono investite, può accadere che anche in caso di volo a velocità inferiore, ma prossima, a quella del suono, una parte del velivolo raggiunga la velocità del suono; si dice allora che su quella parte è stato raggiunto il numero di Mach critico.

Quando ciò accade sull'ala, si forma sul dorso alare un'onda d'urto che, con l'aumentare della velocità, si sposta all'indietro verso il bordo di uscita, finché si distacca dall'ala, provocando però anche il distacco del flusso d'aria aderente all'ala stessa con conseguente perdita di portanza denominata stallo d'urto.

Il superamento della velocità del suono comporta, oltre al pericolo dello stallo d'urto, anche l'elevatissima resistenza di compressione, che sollecita duramente le strutture dell'aereo. La tecnica aeronautica, negli ultimi anni, è riuscita però a risolvere tutti i problemi del volo supersonico, adottando profili aguzzi per le prue dei velivoli e sottilissimi per le ali, che si prestano meglio di quelli arrotondati e aerodinamici per la penetrazione nella barriera sonica, riducendo al minimo gli effetti delle onde d'urto; inoltre sono state irrobustite notevolmente le strutture dei velivoli, mediante l'impiego di metalli speciali ad alta resistenza e di particolari accorgimenti costruttivi.

È poi stata aumentata considerevolmente la potenza dei motori per poter superare l'elevatissima resistenza di compressione; per avere una idea di questa necessità, basta considerare che per volare ad una velocità di 1200 Km/h occorre una potenza motrice sette volte superiore a quella occorrente per volare a 800 Km/h.

I problemi dell'instabilità e dello stallo d'urto, caratteristici del volo supersonico, sono stati ridotti inoltre con l'adozione delle ali a freccia e quelle a delta, che evitano il pericolo del distacco della vena fluida e della caduta della portanza, rispettivamente grazie alla loro angolazione e alla loro profondità. Tali ali sono anche dotate di piccole protuberanze generatrici di vortici, che rendono più debole l'onda d'urto e di setti anti-scorrimento che impediscono appunto lo scorrere attraverso l'ala e il distaccarsi della vena fluida.

Infine, per ovviare all'aumento considerevole di temperatura esterna cui è sottoposto il velivolo per lo attrito dell'aria (che aumenta in ragione del quadrato della velocità), si sono impiegati metalli ad alta resistenza termica e a rapida dissipazione del calore.