Eliporti e Elicotteri
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Eliporti e Elicotteri

1 – Generalità

 

Sono definiti eliporti quelle aree che prevedono strutture, geometrie e requisiti tecnici che rendano possibile l’atterraggio e il decollo di aeromobili a lancio verticale.

Un eliporto generalmente racchiude uno o più punti d’atterraggio (piazzole) e contiene, di solito, degli impianti limitati quali il rifornimento di carburanti, l’illuminazione, una manica a vento per la misurazione della forza del vento (unita spesso ad una centralina meteo) oppure anche delle rimesse per il parcheggio degli aeromobili.

Entro cittadine o metropoli, inoltre, può essere dotato di servizi di dogana.

I pionieri dell’impiego dell’elicottero, a motivo del comodo lancio verticale, inizialmente s’erano convinti che tali aeromobili potessero largamente diffondersi entro tutto il territorio ma, a causa dei fastidiosi rumori causati dal traffico elicotteristico, le aree eliportuali di superficie hanno spesso incontrato molte difficoltà a coesistere con le aree urbane perdendo, così, gran parte della peculiarità di servizio.

Un eliporto minore o destinato all’elisoccorso (aeromobili leggeri ad 1 sola elica) viene denominato elisuperficie, determinando un’area sufficientemente ampia per rendere possibili le operazioni di atterraggio e decollo senza vincoli specifici per la geometria.

 

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Una tipica area eliportuale.

 

Nell’ambito di una grande metropoli, un eliporto può servire il bisogno dei passeggeri di muoversi rapidamente tra la città o tra le regioni limitrofe (max 500 km di raggio).

Generalmente l’eliporto può essere situato più vicino ad una città o al centro cittadino rispetto ad un aeroporto. Il vantaggio di volare via elicottero ad una destinazione oppure al più importante aeroporto cittadino è che il viaggio può essere considerevolmente più veloce che svolto con altri mezzi. Ad es., prendendo riferimento su casistiche USA, il Downtown Manhattan Heliport, nel centro di New York, prevede voli regolari verso l’aeroporto internazionale John F. Kennedy ed è utilizzato per muovere persone e merci importanti per destinazioni fino al Maryland.

Alcuni grattacieli, così, riportano sulla propria superficie sommitale una piazzola d’atterraggio o un piccolo eliporto più o meno ampi al fine di provvedere alle necessità di trasporto di managers o clienti. L’U.S. Bank Tower di Los Angeles ne è un esempio.

dipartimenti di Polizia, allo stesso modo, usano superfici eliportuali civili quale base per i propri mezzi mentre i dipartimenti più grandi possono possederne uno proprio come il Los Angeles LAPD Hooper Heliport.

Le piazzole d’atterraggio, altresì, sono comuni negli ospedali dove vengono utilizzate per facilitare il trasporto con l’eliambulanza dei pazienti ai reparti di pronto soccorso o per accettare pazienti provenienti da aree lontane senza ricettività ospedaliera. Nei dintorni delle aree urbane questi eliporti vengono solitamente situati sui tetti piani degli ospedali.

Lo stesso vale per le strutture a mare (piattaforme per la ricerca o l’estrazione d’idrocarburi, aree di stoccaggio, primo trattamento o di raffinazione, gestione rifiuti o depurazione, carico-scarico merci in stand-by al largo).

Gli eliporti, in ogni caso, non richiedono orientazione specifica e non comportano piazzole numerate come le piste d’atterraggio o di decollo degli aerei. In alcune cittadine statunitensi è uso comune dipingere il peso massimo portabile da un elicottero in migliaia di libbre. Inoltre un 12″ racchiuso in un cerchio significa che il peso massimo accettabile per l’atterraggio è di 12.000 Lbs (5,4 t).

 

2 – Illuminazione

 

L’illuminazione degli eliporti consiste generalmente in un cerchio o un quadrato di luci poste tra la superficie chiamata TLOF (touchdown and lift-off area → area d’atterraggio e partenza, che è l’area delimitata da una circonferenza di diametro 15-16 m nella quale è contenuta la famosa H) ed un’altra attorno alla intera zona d’atterraggio chiamata FATO (final approach and takeoff area). Solitamente la FATO è definita come un’area quadrata di lato 30 m.

Quest’ultima racchiude anche il TLOF mentre le luci di separazione possono essere incastonate a terra o elevate.

A propria volta la FATO è contenuta in un’area di rispetto quadrata (o libera) di lato 90 m. Da questa ultima superficie di sicurezza si fa riferimento per dimensionare tutti i volumi che servono per le procedure d’avvicinamento e che devono essere mantenuti liberi.

Entrambi i gruppi di luce devono essere verdi (→ normative USA e Internazionale) dietro raccomandazione della International Civil Aviation Organization e della Federal Aviation Administration. Il precedente standard, tuttora preferito in molte località, utilizzava invece una luce gialla (ambra).

Esistono ancora, tuttavia, molte varianti nei colori a seconda della proprietà dell’eliporto e della sua giurisdizione. Queste luci erano tradizionalmente di tipo incandescente ma ultimamente sono sempre più utilizzate quelle a diodi luminosi alternati con controllo di luminosità. Le luci del TLOF e del FATO possono essere ampliate con quelle che illuminano la superficie mentre si rende comunque necessaria una manichetta del vento illuminata.

 

3 – Condizioni preferenziali

 

Per l’orientamento a terra è sovente usata una fila di luci indirizzate nella direzione preferita di approccio alla base. Guide per la pendenza (sistema di guida) come HAPI, PAPI etc. sono altresì raccomandate sia dalla ICAO che dalla FAA ma vengono raramente posizionate a causa del loro costo elevato rispetto al resto del sistema.

Mentre gli aeroporti usano comunemente lampade da 6.6 ACC gli eliporti utilizzano sistemi a ca. Il radio controllo del pilota attraverso un sistema TLC automatico terrestre è spesso altrettanto comune.

Gli eliporti sono, in ogni caso, strutture particolarmente costose e la loro costruzione deve essere giustificata da una preventiva analisi economica. In Italia veri e propri eliporti non esistono (l’ENAC → Ente Nazionale Aviazione Civile, ha contato comunque nel Paese 229 elisuperfici di cui 66 svolgenti elisoccorso sanitario con mezzi leggeri); è invece frequente trovare aeroporti nei quali sono allocati eliporti: questi infatti ne sfruttano superfici, ingombri e servizi.

Entro diverse strutturazioni o condizioni organizzative talora gli ambiti terminali o sommitali di edifici, all’uopo progettati, consentono le semplici e minimali azioni di sbarco-imbarco utilizzando, per le attività vere e proprie di deposito e manutenzione aeromobili, l’appoggio a viciniori strutture aeroportuali ad hoc collegate e predisposte.

 

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Standard Piazzola TLOF.

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4 – Regolamentazione

 

Storicamente, come detto, s’è riscontrata una tendenza minimalista a realizzare eliporti sotto forma di piazzole ovvero semplici solette in calcestruzzo armato a livello suolo.

Questa preferenza, seppur dettata da ragioni economiche, comporta tuttavia una serie di svantaggi, paradossalmente anche di tipo economico: infatti, spesso, la lontananza del punto d’atterraggio dall’ospedale richiede un trasferimento tramite ambulanza dedicata, completa di relativo personale specializzato. Oltre a questa evidente inefficienza dal punto di vista dei costi d’esercizio, il trasferimento comporta un notevole incremento di rischio per il paziente a causa dell’aumento del tempo di trasporto complessivo, del trasbordo ripetuto da ambulanza e elicottero e viceversa e della dipendenza dalle condizioni stradali proprio nell’ultimo tratto, a volte fatalmente decisivo. Infine, le piazzole a terra, non permettendo la limitazione dell’accesso al solo personale autorizzato, sono esposte ad atti vandalici e all’accumulo di sporcizia e a volte non sono nemmeno prontamente utilizzabili perché usate anche come parcheggi.

L’alternativa, a questo punto più che mai attuale, consiste nella cosiddetta elisuperficie, così chiamata perché realizzata come vera e propria piattaforma sopraelevata, tipicamente a sbalzo, sul tetto della struttura (ospedaliera o vettrice) dotata di accesso diretto tramite ascensore al reparto di pronto soccorso e/o alle sale operatorie. Lo stesso dicasi per quanto concerne il tragitto opposto, ovvero l’ambulanza che velocemente s’appoggia alla struttura eliportuale consentendo in poco tempo, a livello urbano, il rientro veloce del paziente verso la specifica struttura ospedaliera.

Questa soluzione, oltre a non presentare alcuno degli svantaggi prima elencati per le piazzole, è anche in linea con le ultime prescrizioni di legge.

Il recente atto di indirizzo del Ministero dei Trasporti e delle Infrastrutture recepisce, infatti, a livello italiano le normative internazionali dell’aviazione civile ICAO, in particolare le pubblicazioni DOC 9261-AN/903 “Heliport Manual” e ANNEX 14 – Vol. II “Heliports”, entrambe del ’95.

Tali normative internazionali prevedono, tra l’altro, per tutti gli eliporti ampi corridoi di sicurezza per atterraggio e decollo, privi di ostacoli di alcun genere anche a notevole distanza, cosa immediatamente realizzabile con una elisuperficie in posizione elevata, ma altamente improbabile per eliporti a terra, specie se posizionati in territori urbanizzati.

Date le notevoli dimensioni richieste dalle nuove normative per una elisuperficie, pari a due volte la lunghezza fuori tutto dell’elicottero in uso (per l’AB412 si arriva a 2×17,5m = 35m di diametro minimo) una soluzione particolarmente interessante e innovativa è costituita dalle elisuperfici in alluminio. Queste trovano da oltre un ventennio applicazione sulle piattaforme petrolifere offshore, dove hanno dimostrato la loro grande competitività a causa del peso ridotto, della facilità di montaggio e d’installazione, dell’elevata resistenza meccanica e alla corrosione e della derivante assenza di manutenzione.

 

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Strutture eliportuali sommitali

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L’eliporto sulla superficie sommitale minore del Nuovo Palazzo Regionale di Milano

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L’eliporto sulla superficie sommitale dell’Ospedale di Niguarda-Cà Granda – Milano

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Area Eliportuale Standard su Piattaforma Offshore

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ELICALATA da FUNIVIA (Bormio) durante un’esercitazione di salvataggio

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5 – Tecnica Elicotteristica

 

L’elicottero è dotato di un motore aeronautico leggero che muove i rotori (che potrebbero intendersi come gli elementi finali della trasmissione ma che sono anche delle macchine a sé, provvedendo altre funzioni di gestione delle pale) i quali portano in rotazione una serie di ali, dette pale, le quali muovono l’aria in modo da far spostare l’aeromobile per reazione. Per questo gli elicotteri si definiscono anche aerodine ad ala rotante, in contrapposizione agli aerei, denominati aerodine ad ala fissa.

Per la portanza taluni giudicano improprio parlare di portanza in senso aerodinamico, trattandosi di un vero e proprio flusso orientato di origine meccanica, e dunque di una spinta. Come per la nautica, la portanza/spinta è fornita all’aeromobile dalle pale, le quali provocano la forza di reazione.

Le pale, in realtà, non sono orizzontali, ma hanno un’inclinazione rispetto al loro piano orizzontale, così che quando ruotano possano fendere l’aria e sospingerla verso il basso con maggiore o minore spinta. Questa inclinazione è detta angolo d’attacco ed è regolabile secondo le necessità d’impiego con un controllo detto collettivo (→).

A proposito del movimento, il problema non potuto risolvere agli albori da Leonardo da Vinci riguardava il moto circolare del rotore, innescante una forte coppia rotazionale in direzione opposta, che deve essere compensata affinché l’aeromobile possa mantenere una direzione definita: al moto delle pale che girano in un senso, infatti, verrebbe ad aggiungersi, per compensazione, un corrispondente moto del corpo dell’aeromobile in senso inverso.

Per evitare questo moto indesiderato, nella coda degli elicotteri è stato così installato un secondo piccolo rotore detto rotore di coda, le cui pale girano sul piano verticale, per bilanciare la rotazione orizzontale di quelle del rotore principale. In alcuni modelli, dotati di 2 rotori principali controrotanti come gli Hokum russi o i Chinook americani, questo accorgimento non è necessario poiché le pale di ciascun rotore hanno rotazioni antagoniste e non causano quindi nessuna rotazione del corpo.

Recentemente sono comparsi sul mercato dei nuovi modelli che sfruttano il flusso d’aria generato dai gas di scarico della turbina, indirizzandolo lateralmente in coda, per ottenere il medesimo risultato. Il rotore è un elemento molto sofisticato, perché consente, all’aumentare della velocità dell’elicottero, di cambiare l’inclinazione delle pale ad ogni giro, cosa tutt’altro che semplice, ma indispensabile per evitare che l’elicottero si ribalti anche a velocità minime, a causa della maggiore spinta fornita dalle pale che stanno girando contro vento, quindi con velocità all’aria maggiore.

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Schema dell’uso dei gas di scarico per compensare la coppia generata dal rotore.

 

ll rotore principale di un elicottero ha la funzione di fornire le forze sostentatrice e propulsiva nonché le coppie di rollio e di beccheggio necessarie per il controllo longitudinale e trasversale.

I parametri geometrici principali del rotore sono:

 

  • il numero delle pale
  • la forma delle pale: sezione, allungamento, rapporto di rastremazione, svergolamento
  • la forma del profilo: spessore, curvatura e così via.

 

Le pale del rotore sono collegate al mozzo per mezzo di tre cerniere. L’impiego delle cerniere fu introdotto per limitare le notevoli sollecitazioni di flessione alla radice delle pale e per ridurre in fase di volo in avanzamento il momento di rollio dovuto alla maggiore velocità della pala avanzante rispetto a quella arretrante. Le tre cerniere sono:

 

  • cerniera di flappeggio (flapping hinge), consente il movimento della pala in un piano determinato dal suo asse longitudinale e dall’asse di rotazione del rotore. In genere il movimento attorno all’asse di flappeggio è completamente libero.
  • cerniera di resistenza (lag hinge), consente la riduzione delle sollecitazioni di flessione nel piano della pala. Consente quindi il movimento sull’asse normale al disco del rotore. A differenza dell’asse di flappeggio il movimento è contrastato da smorzatori (lag dumper).
  • cerniera di torsione (feathering hinge), serve a variare il passo della pala (ovvero l’angolo di incidenza del profilo della pala) ed è controllato dal pilota.

 

Le tre cerniere possono essere disposte in ordine differente a seconda del modello di elicottero.

 

6 – Tecniche di pilotaggio

 

La conduzione di un elicottero è completamente differente da quella di un aereo, poiché i principi fisici in gioco sono solo parzialmente gli stessi. Nell’aereo si usa sostanzialmente una mano per l’assetto orizzontale e laterale ed i piedi per la direzione. Nell’elicottero occorre sempre avere anche una mano per regolare la potenza del motore e l’inclinazione delle pale, quindi occorre coordinare 5 movimenti invece di 3. Inoltre mentre l’aereo è stabile, e può proseguire il volo orizzontale da solo, l’elicottero non appena vengono abbandonati i comandi tende ad inclinarsi od alterare la posizione.

In realtà il volo orizzontale non presenta grandi difficoltà, mentre mantenere l’elicottero fermo in una posizione, quota e direzione determinate è estremamente difficile, in particolare in presenza di vento, il che complica gli atterraggi di precisione e soprattutto i recuperi con il verricello.

Negli elicotteri a turboalbero, ovvero dotati di motori esotermici, non occorre prestare particolare attenzione alla perdita giri al motore, in quanto questa incombenza viene normalmente demandata al governor della turbina che, agendo sul fuel control (cioè sul combustibile iniettato) assicura sempre che il rotore principale giri con la velocità prevista dal progetto e di conseguenza anche quello di coda, di modo che l’aeromobile non perda mai efficienza rotorica.

Per quanto riguarda invece gli elicotteri equipaggiati con motori a scoppio (endotermici) è compito del pilota prestare particolare attenzione a che il motore non scenda dal regime di rotazione previsto, altrimenti si potrebbe perdere drasticamente potenza con la conseguente perdita di controllo dell’aeromobile dovuta ad una inefficienza rotorica. Quindi, se viene aumentato l’angolo delle pale eccessivamente, senza compensarlo con un aumento dell’acceleratore, il motore perde giri e anche ridando il massimo della potenza, non si riprende, se non riportando le pale in posizione neutra.

Se il motore si spegne, poi, occorre molto tempo per riaccenderlo (operazione assai difficoltosa e pericolosa). Alcuni elicotteri inoltre sono sprovvisti della manetta di controllo del motore, mentre la maggior parte degli elicotteri a turbina (esotermici) vengono pilotati con la/le manette completamente frizionate, rendendo impossibile una regolazione istantanea da parte del pilota. Per questo motivo la maggior parte degli elicotteri con motore a pistoni è al giorno d’oggi provvista di un sistema automatico di controllo del regime del motore (governor).

 

 

6.1 – Controlli possibili

 

I controlli dell’elicottero sono: il collettivo, la manetta, il ciclico e la pedaliera.

 

  • Il collettivo (o CPC - collective pitch control) controlla l’angolo di attacco delle pale, cioè l’inclinazione delle pale rispetto al piano orizzontale sul quale sono innestate (di questo piano, l’asse di rotazione del rotore è la normale). All’aumento dell’angolo di attacco corrisponde un incremento di portanza;
  • La manetta è un semplice acceleratore che consente di controllare il regime del motore e dunque di trasmettere maggiore o minor potenza al rotore secondo la necessità del momento. Nei modelli più recenti con motore a turbina si utilizza un sistema computerizzato di gestione dei regimi che consente di delegare al software accelerazione e decelerazione del motore, questo sistema è chiamato FADEC (Full Authority Digital Engine Control), rendendo non più necessario l’uso della manetta se non in caso di emergenza. I più recenti elicotteri monomotore sono equipaggiati con due FADEC ci cui uno è alimentato da una batteria indipendente, in modo tale da assicurare un perfetto funzionamento dell’elicottero anche in caso di completa avaria elettrica e/o elettronica;
  • Il ciclico, con comando a cloche, è il più sofisticato ed il più delicato dei controlli, poiché governa la variazione ciclica dell’angolo di attacco delle pale: le pale, durante il loro giro di 360° non hanno un angolo di attacco costante, ma hanno una variazione di inclinazione che serve in generale ad ottimizzare la propulsione, ed in particolare a distribuire opportunamente la spinta in modo da consentire variazioni di assetto e spostamento dell’elicottero. Questa variazione è appunto dominata dal ciclico, così chiamato perché la fa operare nel numero di volte desiderate e possibili per ciascun giro della pala (per cicli). La variazione è poi opportunamente anticipata (calettatura) tenendo conto di fattori come la precessione giroscopica. Infatti, se su di un corpo che ruota su se stesso si va ad imprimere una forza trasversalmente al suo asse di rotazione questa risponderà 90° dopo rispetto al senso di rotazione stesso; quindi quando si dà ciclico avanti (ipotizzando un rotore sinistrorso cioè che gira in senso antiorario) le biellette del piatto oscillante si alzeranno ed andranno a dare ulteriore passo alla pala che sarà a sinistra cosicché la portanza si porterà in maggior parte sul semidisco posteriore e l’elicottero potrà traslare in avanti;
  • La pedaliera aziona, tramite leveraggi, il rotore di coda (se esistente) il quale a propria volta consente il controllo della direzione della prua dell’aeromobile rispetto alla direzione di avanzamento, ovvero il controllo dello yaw axis. Essa svolge una importantissima funzione durante i decolli e gli atterraggi verticali: l’abbassarsi o l’innalzarsi della leva del passo collettivo comporta infatti variazioni della coppia di reazione che cambiano la direzione della prua. Occorre pensare che il rotore di coda ha molto più braccio della prua dell’elicottero rispetto all’asse di rotazione del rotore principale quindi pochi gradi di variazione dell’angolo di prua possono muovere facilmente quel pericoloso rotore anche di un metro a destra o a sinistra. Occorre grande prontezza per compensare col piede eventuali turbolenze che colpiscano le pale in modo non uniforme.

 

6.2 – Fasi operative

 

Decollo

 

Il decollo dell’elicottero si ottiene incrementando la spinta che le pale esercitano sull’aria; questo è possibile aumentando il passo collettivo (angolo d’incidenza delle pale) che determina una maggiore esposizione all’aria della superficie alare. In questa fase il numero di giri del rotore rimane costante come del resto in tutte le fasi del volo (manetta su flight). Bisogna inoltre esercitare una pressione sulla pedaliera che comanda il rotore di coda in modo da esercitare una forza pari ed opposta al rotore principale.

Il rotore di coda non è altro che un’anticoppia che si contrappone alla coppia del rotore principale che determinerebbe una rotazione della fusoliera nel senso opposto alla rotazione del rotore. (3°principio della Meccanica: ad ogni movimento ne corrisponde uno uguale e contrario).

Facendo ciò l’elicottero rimane nell’assetto di volo desiderato.

Spostamento longitudinale

 

Il pilota per portare l’elicottero dal volo a punto fisso al volo traslato non fa altro che portare in avanti la leva del passo ciclico; cosi facendo, però, l’elicottero prende un assetto picchiato e quindi perde quota; per ovviare al problema, di conseguenza, bisogna dare un po’ di collettivo per far sì che la portanza sia pari al peso più il difetto di assetto; tuttavia, dando collettivo, il pilota da più resistenza al rotore principale quindi la coppia generata si rivela più forte, ma tale effetto viene infine risolto dando pedaliera nel senso di rotazione del rotore. Chiaramente tutte le sopracitate operazioni devono essere eseguite quasi contemporaneamente.

 

Cambio di direzione orizzontale

 

La svolta orizzontale a sinistra od a destra, tecnicamente una virata, si ottiene con un opportuno sfruttamento di quella controrotazione che era il problema da superare per il genio di Leonardo.

In volo i due rotori sono in moto rispettivamente bilanciato e producono l’uno lo spostamento (verticale) e l’altro la stabilizzazione (longitudinale).

Nell’elicottero tradizionale, quindi, il rotore di coda consente il cambio di direzione (taluni operatori dicono cambio di prua) semplicemente intervenendo sul passo delle pale: aumentandolo o diminuendolo, il rotore di coda dà minore o maggiore contrasto al moto istintivo di controrotazione, facendo perciò spostare la coda dell’aeromobile e dunque cambiare di direzione.

Nell’elicottero ad eliche controrotanti (ad es. Chinook) invece, un principio simile consente di intervenire sulla velocità di rotazione di uno dei due rotori, con produzione di analoghi effetti ed uguali risultati.

 

Stallo

 

Lo stallo di un elicottero avviene quando i filetti fluidi di aria che viene investita dalla pala si staccano in prossimità del bordo d’attacco quindi non si viene a creare la zona di depressione sull’estradosso (parte superiore della pala) e la pala non ritrova più portanza: tale situazione si verifica con un angolo d’attacco > 18°. Costruttivamente, dando tutto passo, non si raggiungono valori così alti, tuttavia, in determinate situazioni, l’effetto può prodursi.

 

  • Lo stallo del rotore è la principale causa dei limiti di velocità di un elicottero; considerando, infatti, che le pale girando vanno a creare un disco e ponendo questo disco in VRO (volo rettilineo orizzontale) a velocità abbastanza elevate, si può notare che metà disco (semidisco avanzante) va ad investire aria rispetto al senso di marcia mentre l’altra metà (semidisco retrocedente) la subisce negativamente. Tenendo conto, allora, che nella formula della portanza (P = 1/2 densità x coefficiente di portanza x sezione profilo x velocità x velocità) la velocità entra al quadrato, al semidisco avanzante va sommata la velocità dell’elicottero mentre al semidisco retrocedente questa velocità va sottratta, si ottiene così per conseguenza un semidisco con una portanza molto elevata ed un semidisco con una portanza pressoché nulla, motivo per cui l’elicottero prende a vibrare in maniera molto forte iniziando a girare su se stesso.

 

  • Da ultimo conviene rammentare anche lo stallo più pericoloso, la cosiddetta power settling (scaduta con potenza) comunemente chiamato anello vorticoso o stato di vortice (vortex ring state); calcolando che il rotore genera un flusso d’aria che lo attraversa dall’alto verso il basso, se il pilota si appresta ad un atterraggio quasi verticale con una velocità di discesa sostenuta c’è il rischio che l’elicottero scenda alla velocità dell’aria da lui stesso generata e quindi si ha il rotore che naviga nel vuoto; aumentando il passo collettivo non si riesce a far altro che aumentare la velocità di questo flusso per cui finisce solo per peggiorare la situazione; l’unica maniera per uscirne, allora, è entrare in autorotazione, se la quota lo permette, e traslare in avanti riducendo il passo collettivo; una volta fuori dal flusso si può ridare passo (→). Il vortice può investire l’elicottero anche in caso di vento relativo in coda, cioè se l’elicottero è fermo con vento da dietro, oppure se l’elicottero procede all’indietro. Questa situazione deve essere assolutamente evitata perché rende l’elicottero ingovernabile.

 

L’autorotazione

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Descrizione del fenomeno dell’autorotazione. Durante un’autorotazione il flusso diretto verso l’alto dell’aria permette al rotore principale di girare alla velocità normale. In pratica, regolando l’incidenza della pala in discesa, si garantiscono, nel contempo, la componente in avanti e la componente di portanza del vettore risultante → forza aerodinamica.

 

È la manovra di emergenza effettuata durante la discesa dopo un’avaria all’impianto motore, simulata o reale. Durante questa discesa controllata, il rotore principale gira a causa del flusso d’aria verticale attraverso il disco del rotore. Il pilota deve abbassare il collettivo per mantenere il numero di giri al minuto del rotore principale durante la discesa entro parametri prestabiliti. La velocità di rotazione non può essere né troppo alta, né troppo bassa per evitare danneggiamenti strutturali. Il pilota, poco prima dell’atterraggio, alza il collettivo e frena l’elicottero.

Nell’elicottero l’autorotazione equivale alla planata con motore spento in un aeroplano. I piloti si esercitano nell’autorotazione in modo da riuscire ad effettuare un atterraggio di emergenza. Durante l’autorotazione, viene disattivato il collegamento tra il rotore principale ed il motore, che non fornisce più al rotore l’energia necessaria per girare. L’energia viene invece generata dal passaggio dell’aria attraverso le pale durante la discesa e dalla forza d’inerzia del rotore principale. Il numero di giri al minuto del rotore, allora, è il fattore più importante da considerare durante l’autorotazione. Girando, il rotore fornisce la portanza necessaria a stabilizzare la discesa ed immagazzina l’energia utilizzata per ammortizzare l’atterraggio. Se il numero di giri al minuto diminuisce eccessivamente, il rotore non può svolgere questa funzione poiché, ad es., diminuisce la componente di portanza.

Qualunque elicottero deve essere in grado di scendere in autorotazione; esistono però dei campi di velocità pericolosi, cioè condizioni di volo per le quali l’autorotazione non garantisce un buon esito:

 

  • una prima condizione è rappresentata da volo a bassa velocità e a bassa quota; in questo caso se si ferma il motore, la bassa velocità di traslazione non permette di ottenere un flusso d’aria attraverso il disco sufficiente a produrre una portanza idonea a frenare la discesa ed evitare l’impatto con il suolo;
  • la seconda condizione critica di volo si ha quando l’elicottero vola comunque al di sotto di una certa altezza dal suolo, anche ad elevata velocità di traslazione. In questo caso, l’inevitabile perdita di quota conseguente all’avaria del motore, comporterà l’impatto con il suolo, senza che ci sia il tempo di effettuare in sicurezza la manovra di frenata all’ultimo istante, che garantirebbe l’incolumità (flare).

 

L’insieme di queste condizioni di volo è rappresentato sul grafico caratteristico quota-velocità, con un’area al di sotto di una curva che prende il nome di curva dell’uomo morto. I piloti di elicottero sono a conoscenza del fenomeno e cercano di restare in queste condizioni il minor tempo possibile, guadagnando quota e velocità, appena possibile, e permanendo nelle condizioni quota-velocità critiche solo per lo stretto necessario, o quando non sia possibile farne a meno.

 

7 – Impieghi Civili dell’elicottero

 

Gli impieghi civili dell’ala rotante sono molteplici. Questa qualità specifica deriva dal fatto che l’elicottero può atterrare e decollare in spazi ristretti, può rimanere immobile in aria e muoversi in tutte le direzioni, anche all’indietro.

Tra gli utilizzi civili, sicuramente è da annoverare il trasporto di persone e materiali: uno degli elicotteri più grandi al mondo, il russo Mi-6, può trasportare 90 passeggeri oppure 12 t di carico.

 

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L’elicottero Sikorsky S-64 (gru volante) mentre trasporta una casa prefabbricata.

 

Il servizio di eliambulanza (elisoccorso) ha assunto un particolare rilievo grazie alla possibilità concreta di salvare molte vite umane. Molti elicotteri vengono progettati dalle aziende costruttrici già in versione eliambulanza che prevede un ampio vano di carico per ospitare a bordo anche più barelle.

Il servizio di eliambulanza in Italia è gestito dal 118 che ha varie basi in ToscanaLombardia ed altre regioni. Tale servizio oggi dispone di 7 modelli di elicotteri che sono: Agusta Westland AW139Bell 412Agusta Westland AW109Eurocopter EC 135Eurocopter BK117Eurocopter EC145 e Eurocopter AS 365.

 

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Elicottero Agusta Westland AB139 del servizio di elisoccorso Regione Lombardia.

 

L’utilizzo antincendio viene effettuato con elicotteri equipaggiati di benna, un recipiente semirigido che può essere riempito d’acqua facilmente ed in breve tempo. Esistono anche modelli di elicottero che invece aspirano l’acqua da un tubo mobile per immagazzinarla in un serbatoio posto sul fondo dell’aeromobile. In Italia il primo reparto elicotteri dei Vigili del fuoco è stato creato a Modena nel 1954 con un AB 47G-2 poi denominato Bell 47. L’iniziativa fu un successo e l’anno successivo vennero acquistati altri elicotteri e vennero creati 2 nuovi nuclei a Roma e Napoli. Oggi i Vigili del Fuoco dispongono di 3 modelli di elicotteri che sono: Bell 412Bell 206 e Bell UH-1 Iroquois. Altri impieghi sono la costruzione di teleferiche e funivie; la realizzazione e lamanutenzione di reti elettriche e di telecomunicazione in aree impervie; il trasporto in montagna e l’utilizzo per le riprese televisive.

 

8 – Impieghi Militari e di Sicurezza

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Elicottero utilizzato dalla Polizia Italiana (Agusta Westland AB212).

 

Di solito gli elicotteri delle varie Forze di Sicurezza nel mondo vengono impiegati in attività di soccorsomonitoraggiorecupero in mare o in montagna. Vengono anche impiegati durante le manifestazioni di vario genere o importanti avvenimenti sportivi, passando per il monitoraggio su strade e autostrade nei week-end e durante i periodi di estivi, in generale durante i periodi delle vacanze, oppure vengono utilizzati per contrastare i fenomeni di contrabbando.

In questo senso provvedono, oltre alle Forze dell’Ordine del Ministero degli Interni, i mezzi del Corpo Forestale dello Stato, dei Vigili del Fuoco e della Guardia di Finanza.

Grazie alle loro ridotte dimensione sono sempre pronti a entrare in azione per garantire la sicurezza dei cittadini dall’alto. In Italia il primo gruppo volo della Polizia di Stato è stato costituito ufficialmente il 1 gennaio 1971 a Pratica di Mare (Roma).Oggi conta 11 gruppi che coprono tutto il territorio nazionale. La polizia di stato ha in dotazione 3 modelli di elicotteri Agusta-Bell AB206Agusta Westland AW109 e AB212.

L’Arma dei Carabinieri, invece, ha una lunga storia con il volo visto che durante la Ia Guerra Mondiale vi furono dei piloti carabinieri. Ma il reparto volo con elicotteri viene costituito il 25 marzo 1960 con l’acquisto da parte dell’arma di quattro AB47 J Ranger poi denominato Bell 47 che operavano in SardegnaPuglia e Sicilia. Oggi L’Arma ha a disposizione 3 tipi di elicotteri Agusta-Bell AB206Agusta Westland AW109 e AB412 che operano su tutto il territorio nazionale. La prima struttura del reparto volo dei Carabinieri è nata il 1 giugno 1965 a Pratica di Mare.

Gli Eserciti utilizzano gli elicotteri ovviamente come mezzi di combattimento ma anche come supporto per i militari e mezzi a terra, esplorazione di scenari di guerra e il trasporto di militari, mezzi o di feriti. I mezzi dell’esercito vengono utilizzati anche nelleemergenze e nelle catastrofi ambientali a supporto della Protezione Civile come è successo in Abruzzo dove elicotteri militari hanno aiutato il trasporto dei feriti gravi e il trasporto degli aiuti che arrivavano da tutto il paese.

L’Esercito italiano oltre ad utilizzare i mezzi della Polizia e dei Carabinieri utilizza, come elicottero da combattimento, l’Agusta Westland AW129 ideato e prodotto completamente in Italia, anche se ricorda per fisionomia l’Apache statunitense, e come elicotteri da trasporto l’Esercito ha in dotazione 2 modelli il Boeing CH-47 Chinook che può trasportare mezzi o militari e il NH Industries NH90 che è impiegato per il trasporto di persone.

 

9 – Riduzione dell’inquinamento acustico

 

I rumori troppo forti, come noto, possono causare danni irreparabili all’apparato uditivo o alterazioni psicofisiche. Il suono viene misurato in dB (decibel), a mezzo di un fonometro. La soglia minima di udibilità è 20 dB (rumore di una foglia che cade). I livelli tollerabili quotidiani dell’ambiente urbano sono compresi entro i valori 55÷65 dB. Un suono con livello > 80 dB viene considerato molesto o fastidioso.

Gli elicotteri, al pari degli altri aeromobili, generano un forte rumore (> 85 dB) motivo per cui numerosi studi sono stati eseguiti e vengono tuttora svolti per la riduzione del rumore e taluni risultati si sono ottenuti agendo sulle configurazioni dei rotori di coda. Il NOTAR, il FENESTRON e le pale dei rotori di coda degli elicotteri moderni, infatti, sono disegnate tenendo in gran conto la riduzione del rumore e delle vibrazioni, ricevendo un significativo sostegno dal mondo militare per il quale la furtività è un requisito molto importante. Prima che gli aerei e i treni, comunque, gli elicotteri sono i mezzi di trasporto non acquatici (unitamente alle moderne autovetture) per i quali è prospettabile una sufficiente riduzione dell’inquinamento acustico reso verso l’esterno sebbene il rumore non si possa eliminare in quanto proveniente, per grandissima parte, dal flusso d’aria che il rotore di testa spara sulla cellula (cabina-corpo) e sulla coda dell’elicottero, al fine di tenersi in alto e spingersi in tutte le direzioni.

ll rotore di coda o rotore anticoppia, come visto, è un componente tecnologico specificatamente usato nell’elicottero. Posto al termine della trave di coda è formato da un rotore generalmente di piccolo diametro, montato su un lato il più possibile vicino alla perpendicolare del rotore principale. La funzione di questo dispositivo è quella di contrastare l’imbardata indesiderata generata dal rotore principale. Infatti, secondo quanto spiegato dalla Legge di conservazione del momento angolare, ad ogni oggetto del quale viene forzata la rotazione va associata una coppia di forze di reazione contraria che agisce sul supporto, in questo caso la fusoliera dell’aerogiro.

Semplificando il concetto, il rotore di coda è un propulsore che spinge il corpo dell’elicottero nella direzione opposta a quella dovuta al rotore principale per evitare la perdita di controllo.

Grazie alla possibilità di variare l’incidenza delle pale del rotore di coda, come visto, si può allora ottenere un controllo dell’imbardata in funzione della direzionalità dell’apparecchio.

Questo controllo, coordinato con le impostazioni del rotore principale, è essenziale anche nella gestione degli altri movimenti in volo, ossia il beccheggio e il rollio.

 

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Il rotore di coda (o anticoppia)

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Compensazione delle coppie che agiscono su di un elicottero grazie al rotore di coda

 

Grandissima parte degli elicotteri, come visto, a motivo di tale equilibrio, reca il rotore di coda situato sotto il circolo del rotore di testa: il flusso d’aria viene così spezzato continuamente entro tale posizione al punto che, anzitutto in quel luogo, viene a prodursi il rumore.

Infatti, a prestare attenzione, quando transita un elicottero si avverte più il ritmo del flusso d’aria spezzettato che il rumore dei motori (quasi sempre delle rumorose turbine di cui si rileva, però, il classico fischio generalmente solo quando il mezzo è a poche decine di metri).

Per quanto concerne il rumore in relazione ai differenti assetti si tengano in ogni caso presenti quali fonti:

 

  • il rotore di coda sotto la circonferenza del rotore di testa (come gli elicotteri più comuni, ad es. il McDonnell-Douglas NH-500 del Corpo Forestale): in proporzione alle dimensioni dei rotori si tratta, ovviamente, dei moduli più rumorosi;
  • il rotore di coda fuori dalla circonferenza del rotore di testa, in modo da non spezzare il flusso ma col risultato di avere non 1 ma 2 flussi d’aria, come, ad es., nell’SH-64 o nell’enorme elicottero russo Mil MI-26T (il più grande monorotore del mondo: 32 m di diametro del rotore di testa e 7,6 m del rotore di coda, un autentico colosso);
  • il rotore di coda ingabbiato (dove il rotore di coda non è collegato alla coda ma risiede entro una nicchia circolare all’interno della coda) come negli Eurocopter EC-135T di produzione recente; il rumore diminuisce di alcuni livelli ma è comunque assai udibile;
  • il rotore di coda sostituito da getti d’aria (i citati modelli NOTAR, abbreviazione di no-tail-rotor, ovvero senza rotore di coda); anche qui il rumore diminuisce ulteriormente ma l’elicottero ne esprime comunque un discreto livello. Un esempio è ilMcDonnell-Douglas MD-520 Notar (usato da James Bond nel film “007, Die Another Day” nell’unica scena realistica del film → dove appare un aereo in volo a bassa velocità che sgancia un elicottero MD520 appena avviato, quindi lanciato in discesa sfruttando l’autorotazione);
  • i rotori di testa in tandem (ad es. il Chinook CH-47C in dotazione all’Esercito, che spesso concede all’Enel per portare gli enormi rulli dei cavi elettrici in zone di montagna impossibili da raggiungere via terra): anche qui il rumore, udibile almeno ad un centinaio di metri di distanza, è dato non tanto dalle sue 2 turbine (9000 CV), bensì dal flusso d’aria aspirato dai rotori e sparato verso il basso (incontrando subito la superficie dell’elicottero);
  • i rotori coassiali (moduli recanti un rotore sull’altro, generalmente distanziati del 15-20% del diametro del rotore) come, ad es., sull’elicottero russo Kamov KA-26: il flusso viene tagliato 2 volte.

 

Esistono tuttavia ulteriori considerazioni da esporre a riguardo del rumore.

 

  • Prima di tutto, il modo con cui il rumore si propaga: in presenza di ostacoli naturali, infatti (elicottero a bassa quota, ventosità e/o bosco o colline tra chi sosta e l’elicottero) è possibile non accorgersi fino a quando il mezzo non arriva a pochissime centinaia di metri; mentre per chi sosta a terra e l’elicottero è in quota e non c’è vento stando in aperta campagna (o zona con poco rumore di fondo) lo si può sentire anche a diversi km.
  • Si tenga inoltre presente che la sensibilità umana ai rumori è maggiore alle basse frequenze (il 3° orecchio nella spina dorsale), ossia esattamente quelle prodotte dai rotori (che raramente girano a più di 10÷15 giri/s). E pertanto il conteggio dei dB effettuato a distanza ravvicinata sale sempre a valori di parecchie decine.
  • Gli elicotteri, infine, come tutti i velivoli, vengono quasi sempre silenziati al minimo indispensabile verso l’esterno mentre si progettano al massimo livello utile di scudo acustico verso l’interno della cellula (cabina) a salvaguardia dei passeggeri.

 

Comunque e concludendo, se silenziare dei motori a turbina capaci di tirare sull’asse 4000 CV di potenza è un’impresa decisamente complessa (e tuttora praticamente irrealizzabile) silenziare viceversa un rotore di vari metri di diametro che pompa aria verso il basso spingendola ad almeno 40 km/h (il doppio della velocità a cui l’aspira dall’alto) è pressoché impossibile in quanto l’aria è un fluido assai meno denso dell’acqua per potervi applicare l’idea delle pale levigatissime delle eliche dei sottomarini (supersilenziosi) più recenti.

0 Commenti disabilitati 10381 13 settembre, 2013 ALTAPEDIA, Eliporti ed Elicotteri settembre 13, 2013

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