Portanza aereo: significato e calcolo

Portanza aereo: cosa significa e come calcolarla

Gli aerei sono ormai mezzi di trasporto molto comuni e utilizzati quotidianamente da milioni di persone.

Al giorno d’oggi, infatti, spostarsi sfruttando l’aria non è una cosa così inusuale come fino a qualche anno fa.

Probabilmente, agli albori dell’aviazione, non ci si sarebbe aspettati di giungere a simili livelli, con modelli di velivoli sempre più prestanti e all’avanguardia.

Sebbene si sia ormai abituati a vedere diversi tipi di aerei solcare i cieli, in molti si chiedono ancora come questo sia possibile.

Come fa un aereo a volare? Osservando le maestose dimensioni raggiunte dai velivoli moderni, questa domanda è tutt’altro che scontata.

In particolare, la capacità di un aereo di volare dipende da alcuni elementi fondamentali, come la pressione, la densità dell’aria e la portanza dell’aereo. Quest’ultimo elemento in particolare è spesso sconosciuto e di difficile comprensione.

In breve, la portanza di un aereo altro non è che la forza che permette all’aereo di librarsi in aria senza cadere a terra, a causa della forza di gravità.

Tale forza si genera a causa di una differenza di pressione ed è una conseguenza del famoso principio di Bernoulli.

Trattandosi di un argomento alquanto complesso, nel corso dell’articolo andremo a sviscerare al meglio questo concetto. Si parlerà nel dettaglio del significato del termine “portanza”, oltre che della modalità per poterla calcolare.

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Cos’è la portanza di un aereo?

Che cos'è la portanza dell'aereo

La portanza di un aereo è la forza che permette allo stesso di alzarsi da terra. Si tratta di una spinta perpendicolare alla direzione del movimento, prodotta dal flusso dell’aria intorno alle ali.

Questa si ritrova in qualche modo costretta a scorrere sia sopra che sotto l’ala, dividendosi in due “quantità” che si muovono a velocità diverse. Queste ultime dipendono dal particolare profilo delle ali, portando l’aria a muoversi più velocemente sopra e meno nella parte inferiore.

Tale condizione fa sì che sul dorso del velivolo la pressione dell’aria sia inferiore rispetto alla parte sottostante, ovvero il ventre dell’aereo.

La forza risultante da questa dinamica crea una sorta di effetto “risucchio”, che porta il velivolo a innalzarsi verso l’alto e che, una volta superata l’intensità della forza di gravità, permette allo stesso di sostenersi in aria.

La portanza di un aereo dipende, quindi, dalla velocità dello stesso rispetto all’aria, dalla superficie e dall’inclinazione dell’ala. Questi ultimi due elementi vengono modificati con il movimento dei componenti mobili delle estremità anteriori e posteriori del velivolo.

In sostanza, se si mantiene una velocità costante e si incrementa la curvatura dell’ala, la portanza aumenta.

Un altro fattore da considerare, però, è la densità dell’aria che diminuisce in maniera inversamente proporzionale con l’aumentare della quota di volo.

Questo accade perché, arrivati a determinate altezze (circa 10 mila metri), l’aria è più rarefatta e offre una resistenza inferiore. In tal caso i velivoli aumentano di velocità per poter conservare una portanza sufficiente a rimanere in volo.

Se la velocità si dovesse ridurre, infatti, la spinta proveniente dal basso non sarebbe più sufficiente a garantire la tenuta dell’aereo, che finirebbe con il perdere quota.

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Come calcolare la portanza di un aereo

A questo punto non rimane che cercare di capire come poter calcolare, in concreto, la portanza di un aereo.

Per farlo, si ricorre solitamente all’equazione di Bernoulli, utilizzata in fluidodinamica.

Tale formula è derivata partendo dall’omonimo teorema e descrive matematicamente l’effetto secondo il quale in un fluido ideale, per ogni aumento della velocità di deriva, si ha una diminuzione della pressione.

Numerosi studi hanno dimostrato, nel corso degli anni, l’effettiva capacità della formula di descrivere il fenomeno del volo di un aereo.

Stando a quanto detto, l’equazione di riferimento è la seguente: P=1/2 ρ V2 S Cp

In questo modo, si stabilisce che la portanza di un aereo dipende dalla densità dell’aria, dalla velocità dello stesso, dalla superficie alare e dal profilo dell’ala.

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