LONGHERONE ALARE
Nei modelli da pendio il longherone alare assicura la resistenza necessaria a sopportare le richiamate più violente e soprattutto conferisce una maggior rigidità alare in considerazione del fatto che lo spessore dei profili negli ultimi anni si è ridotto considerevolmente. Il solo cassonetto portabaionette non garantisce molta sicurezza, basti pensare che tutte le forze vanno poi a scaricarsi in questa zona dove, per la presenza dello stesso, l' ala ha una rigidità elevata che cessa improvvisamente nel punto in cui questo si interrompe. Un' altro punto critico è rappresentato dal taglio degli alettoni: l' ala si riduce improvvisamente in larghezza e la presenza del servo alare complica ulteriormente le cose. Per questo motivo, in questa zona, è preferibile inserire verticalmente e parallelamente all' alettone, una lunga baionetta di legno comp. di betulla da 2/3 mm.
Il tipo di legno per la costruzione del longherone è una scelta soggettiva. Generalmente impiego GELOTON o AYOUS. Il primo è un legno acquatico molto leggero utilizzato dagli intagliatori fiorentini per la realizzazione di maufatti artistici.Il secondo è invece un legno più compatto, ma sempre leggero, usato in faleganameria nella costruzione di porte,infissi,ecc.
PARTE TEORICA
n° di g
La portanza sviluppata dalle ali durante il volo è pari al peso del modello e il rapporto fra peso e portanza è detto fattore di carico "n".
Durante il volo livellato tale rapporto è : n = P/Q = 1 dove il modello deve supportare solamente il peso reale.
Nella esecuzione di certe manovre, con l' aumento di velocità e in condizioni particolari ( termica,vento, turbolenze ecc. ) il modello deve sopportare carichi ben più elevati, assumendo un peso apparente.
Il rapporto fra peso apparente e peso reale viene detto fattore di contingenza
L' incremento del fattore di carico "n" dipende dal raggio della curva compresa fra i punti A e B ( inizio e fine della manovra ) dove il modello è sottoposto al peso Q e alla forza centrifuga FC.
Il fattore di carico è inversamente proporzionale al carico alare, ma aumenta con il quadrato della velocità.
Es. Consideriamo che un modello di 5 kg in picchiata, alla velocità di 200 kmh ( 55 m/s ) venga richiamato a partire dal punto A fino a portarsi in volo orizzontale e che tale manovra duri 1 s . L' accelerazione del modello nel punto b è:
ac=3,14*v/2*t
ac = 3,14*55/2*1 = 86.35
Dove la forza centrifuga:
FC= (Q / 9.81)* ac
FC = (5 / 9.81) * 86.35 = 44
alla quale aggiungiamo il fattore di sicurezza 1 pari a una volta il peso del modello:
44 + 5 = 49
quindi il carico di contingenza:
n = 49 / 5 = 9.8
Pertanto il peso apparente diviene 10 volte superiore a quello reale, ma se il raggio di curvatura diminuisce e di conseguenza diminuisce il tempo, o la velocità aumenta ulteriormente, si possono raggiungere carichi ancora maggiori.
Calcolo del longherone
Il longherone dovrebbe essere preferibilmente rastremato, copiando l' altezza del profilo, ma importante è la rastremazione in larghezza dal momento che la sua resistenza meccanica deve diminuire con il progredire dell' apertura alare, anche per evitare inutili appesantimenti delle estremità , che porterebbero ad un più facile innesco del flutter. La sez. che solitamente uso x semplicità è quella rettangolare e le sue dimensioni, preferibilmente, devono essere calcolate per via matematica dove per prima cosa è necessario tenere nella giusta considerazione il peso del modello. Attraverso poche semplicissime operazioni è possibile ottenere un longhrone molto affidabile.
Il Momento Flettente che andremo a calcolare tiene conto del peso totale del modello escluso quello delle ali, per il semplice fatto che queste, in volo, si autosostengono. Nella formula il peso P viene diviso per due dal momento che viene ripartito fra le due ali.
MF ( kg. cm^2) =( P/2)* L
Dove:
P = peso del modello, ali escluse espresso in Kg.
L = braccio di leva, dal centro della fusoliera alla corda media espresso in cm.
Calcolato il Momento Flettente dobbiamo trovare il Modulo di resistenza del longhrone.
Lo sforzo del longherone cresce man mano che si procede verso la radice dell' ala per cui la sezione da esaminare è quella iniziale:
W = ( B*H^2 ) / 6 ( cm ^3 )
Dove:
B = base del longherone in cm
H = altezza del longherone in cm
Da notare che l' altezza del longherone assume molta importanza in quanto nella formula questo valore è elevato al quadrato. Ciò significa che scegliendo ipoteticamemnte un profilo di spessore doppio, il modulo resistente del longherone quadruplica, mentre raddoppiandone la larghezza si ottiene solo un raddoppio.
Ottenuto il modulo di resistenza possiamo immaginare che il nostro modello lanciato a velocità vertiginosa in seguito a una secca richiamata o a una virata a coltello raggiunga un peso apparente pari a dieci volte quello reale.
Quindi moltiplicando per il fattore di carico contingente 10 il valore del Momento Flettente e dividendo il prodotto x il Modulo di resistenza otterremo la Sigma il cui valore sarà espresso in Kg cm^2.
Sigma = ( MF* NG ) / W
La Sigma andrà poi confrontato con il modulo del materiale che compone il ns longherone e se il suo valore sarà inferiore a quello indicato potremo procedere nella costruzione.
Secondo le prove fatte tempo addietro con apposita macchina per il calcolo del carico di rottura a flessione ho rilevato i seguenti valori:
Carico di rottura a flessione
Legno ....................Kg /Cm^2
Balsa ....................... 298
Comp. Pioppo ..........450
Geloton......................645
Ayous .......................680
Comp.Betulla............700
Abete.........................850
Tiglio..........................916
Ramino......................955
Costruzione
La costruzione del longherone va effettuata rastremando in altezza e in larghezza un listello di legno dalle dimensioni opportune . Generalmente non scendo mai sotto 10 mm di larghezza anche se i calcoli dimostrano che le misure sono abbondanti. Per ottenere un' ala ancor più rigida dispongo sopra e sotto il longherone una serie di Rowing di carbonio da 24kNF, decrescenti.
Le rastremazioni si ottengono con un pialletto ( non da modellismo ) La traccia nel polistirolo può essere eseguita manualmente con una riga e un tagliabalsa, avendo cura di tenerlo perpendicolare al piano di lavoro, asportando poi la parte interessata. Il fondo dell' ala, costituito dalla sola impiallacciatura ed eventuale tessuto di rinforzo, và scartavetrato con un piccolo utensile autocostruito ( tavoletta di 5/6 mm di larchezza con cartavetrata grana 100 incollata con 5 min incollata sulla costola) Per ottenere un buon manufatto bisogna tener conto anche delle riduzioni di spessore causate dalle varie rastremazioni e degli angoli che queste determinano.
Per un modello di 3/ 3.5 m due portabaionette 14x 2 mm forniscono un' ottima garanzia per qualsiasi richiamata, considerando che il momento resistente di ogni baionetta vale ca 65, 3 mm^3. La lunghezza dei portabaionette può esser calcolata fra il 10 e il 15% della semiapertura alare e le due parti metalliche andranno incollate lateralmente con resina epoxi o incluse nel longherone stesso con l' inclinazione necessaria per conferire al modello il diedro desiderato.
Nella foto si osserva la presenza di una bussola filettata di ottone, saldata al portabaionette con lega di argento in corrispondenza di un foro di 5 mm . Il grano servirà a serrare le semiali impedendo movimenti indesiderati. Le baionette non devono essere forate.
Il portabaionette incollato a sbalzo va incorniciato con uno strato di compensato di betulla da 3 mm in modo da riportare in pari le due parti. Inoltre si potrà scegliere se applicare uno strato da 1/15 mm di chiusura o se procedere direttamente con la legatura di Kevlar.
La foto mostra la legatura dei portabaionette effettuata con Rowings di Kevlar. Questo materiale si presta meglio del carbonio per questa operazione in quanto le sue caratteristiche allo sfondamento e soprattutto all' urto sono superiori a quelle del carbonio. Il rowing di kevlar può essere recuperato disfacendo un nastro da 2 ".
Nella foto ( ala FOX 3.58 m ) si mostra lo traccia del longherone, disposto più basso del profilo in quanto mancante dei rowings ventrali e dorsali. Si notano le semicentine per il tubo portaspinotto di riferimento e il rinforzo in corrispondenza della scassa alettone e del servo alare che cadrà nel mezzo. I rowings di carbonio vengono impregnati direttamente sul fondo della traccia, il longherone e le pareti laterali della traccia, cosparse di resina leggermente addensata con Aerosil. L' inserimento del longhrone richiede una min. pressione per evitare deformazioni del rivestimento inferiore. Quindi stuccando eventuali fessure laterali, si dispongono i rowings dorsali, riprendendo il profilo con stuccature a base di microballons e chiudendo il tutto con il guscio dorsale sottopressa. Tutte queste operazioni si eseguono in una sola volta, mentre la stuccatura richiede più interventi.
Tempo: circa 2 ore.
I rowings di carbonio sono posizionati. La traccia anteriore al longherone serve al posizionamento di un tubo ( anche da bibite ) che rende possibile l' accesso della chiave a brugola necessaria a stringere il grano di fissaggio delle ali. La traccia verrà chiusa con una striscia di polistirene, poi rifilata con un tagliabalsa ad essiccaggio avvenuto. Ad ala finità si noterà solo un piccolo foro sul bordo d' entrata. La traccia del longherone verrà stuccata con resina addensata con micoballons fino a riprendere perfettamente la curva del profilo. Il longherone in questione ha un Sigma di 668 kg.cm^2 dove il fattore di carico contingente vale 10 non tenendo conto della parte composta dai rowing e considerandola come costituita da legno.
Sezione dell' ala del Neon Speed ( la foto risulta leggermente deformata ). Si notano i due longheroni. Il primo è in legno con 2 mm di rowings di carbonio, sopra e sotto di esso. Il secondo, in carbonio e vetro. Il bordo d' entrata è costituito da resina addensata con microballons e il bordo d' uscita, da rowings di carbonio che portano lo spessore fino a zero. Al centro, il tubo passa fili.