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mercoledì 30 dicembre 2020

Step 28: La sintesi finale

 VARIOMETRO

Il variometro [step: 1] è uno strumento creato nel 1929 da Alexander Martin Lippisch e Robert Kronfeld [step: 9], per la misurazione della velocità verticale durante il volo. Questo oggetto fa parte della strumentazione di bordo di un aereo e, più precisamente, rientra nella categoria degli strumenti a capsula, insieme all'altimetro e all'anemometro, come riportato nella tassonomia [step: 14] dello strumento, ed è inoltre di largo utilizzo [step: 22] anche in discipline come il parapendio e il deltaplano, dette discipline a volo libero. 

Analizzando la notorietà dello strumento possiamo dire che, nonostante il suo vasto utilizzo, il variometro, non goda di molta fama a livello popolare, infatti, tolto tra gli appassionati e i professionisti, non è uno strumento molto conosciuto, prevalentemente a causa della sua grande specificità d'uso che ne compromette la pubblicizzazione [step 13] e quindi la diffusione mediatica, limitando questo strumento ad essere presente quasi esclusivamente all'interno di testi come manuali didattici [step: 10] o norme aeronautiche [step: 23]. Al netto di queste considerazioni possiamo però constatare che, in un certo senso, il variometro, e in generale la strumentazione di bordo, riesca a vivere di luce riflessa grazie alla grande notorietà simbolica [step: 6] e storica dell'aeroplano causa e conseguenza delle sue numerose rappresentazioni cinematografiche [step: 12] e fumettistiche [step: 21].

Contestualizzando storicamente le discipline di utilizzo del variometro, si può notare come esse siano frutto di una ricerca molto intensa da parte di alcune delle più grandi menti ingegneristiche e pionieristiche della loro epoca, come: Ibn Finas, Leonardo Da Vinci, George Cayley, Francis Herbert Wenham e molti altri, che grazie ai loro contributi scientifici nei campi dell'aeronautica e della meccanica [step: 4] hanno permesso ai fratelli Wilbur e Orville Wright di coronare questo sogno. Sia la storia dietro a questa ricerca o sia il largo uso di questa invenzione durante la guerra, è un dato di fatto che questa macchina volante abbia vissuto un grande splendore durante lo scorrere del tempo. Questo successo può in qualche modo essere rappresentato dalla frequenza di utilizzo della parola 'aeroplano' [step: 24], nella lingua italiana e inglese all'interno dei libri, e tramite le raffigurazioni simboliche presenti sui francobolli [step: 18], che essendo documenti ufficiali coniati dallo stato, rivestono un ruolo importante nel racconto della condizione economica e sociale di un paese. Tutto questo per dare un'idea dell'impatto che ebbe nei vari periodi storici questa invenzione, con un occhio di riguardo a ridosso della prima e della seconda guerra mondiale. 

Per quanto riguarda invece il funzionamento del variometro pneumatico esso si basa sul principio fisico [step: 5] che determina la variazione di pressione atmosferica in funzione delle diverse altitudini, tale principio viene sfruttato nella parte anatomica dello strumento [step 16] ovvero comprimendo o dilatando la capsula aneroide forata, posta all'interno di una cassa [step 3] contenente aria avente la stessa pressione di quella esterna, alla medesima quota del velivolo, in modo da poter rilevare la variazione di pressione e correlare questa informazione con la variazione di velocità verticale. C'è da aggiungere che nel tempo anche il variometro è stato soggetto a dei cambiamenti e così anche il suo funzionamento, ad esempio prima pneumatico e poi elettrico. Alcuni di questi cambiamenti sono documentati tramite dei brevetti [step 17] intenti a spiegare ed implementare altri dettagli non presenti nella versione originale.

Visivamente un variometro pneumatico, nella cabina di pilotaggio, è un quadrante di plastica e vetro [step: 8] indicante tramite delle lancette il valore della velocità verticale del velivolo, moltiplicata per un opportuno coefficiente, e misurato in metri al secondo o piedi al minuto [step: 15], a seconda del paese di provenienza dello strumento. Per quanto riguarda il volo libero si predilige, invece, il variometro elettrico avente una forma molto simile ad un telefono portatile e su cui si leggono i valori tramite un display; costituito a sua volta da alcuni componenti elettronici come conduttori, semi-conduttori ed isolanti [step: 26] insieme a dei sensori di pressione. Infine, per offrire una panoramica completa dello strumento, notiamo che grazie al suo indispensabile utilizzo in alcune discipline aeree e alle varie tipologie in commercio, anche sotto forma di applicazione telefonica [step: 20], le previsioni di mercato [step: 11] del variometro sono in crescita per i prossimi anni.

Alcuni dei concetti principali espressi in questo articolo riepilogativo possono essere visti sotto forma di mappa concettuale [step: 27], arricchiti con l'ausilio di un abbecedario [step: 19] e rivissuti tramite un racconto mitologico [step: 7], per aumentare il bagaglio lessicale e culturale del lettore interessato; avendo ancora una volta il piacere di ricordare quanto il desiderio del volo abbia segnato indelebilmente la nostra cultura.




venerdì 20 novembre 2020

Step 12: Nel cinema

 VARIOMETRO


La presenza del variometro e di tutta la strumentazione di bordo all'interno delle pellicole cinematografiche non è rara, anzi, come già detto allo step 6 di questo blog, possiamo constatare come grazie a numerosi fattori quali la curiosità umana e il desiderio di volare si sia contribuito in modo determinante alla creazione del mito dell'aereo.

Grazie all'indole umana predisposta al progresso e all'estrema capacità espressiva che ci contraddistingue abbiamo potuto negli anni rappresentare la tecnologia attraverso l'arte. Sono storia ormai alcune correnti di pensiero, come ad esempio il futurismo, che hanno costruito sopra le fondamenta del progresso i loro ideali e le loro opere. 

Così come con la pittura e la scrittura un tempo, l'uomo ha continuato a rappresentare il progresso tecnologico attraverso un'altra espressione artistica, il cinema.


Il cinema:

Il cinema nasce alla fine del XIX secolo. Per definire le ricerche che hanno portato all'invenzione del cinema, quindi precedenti al primo film effettivo del 1891, si parla di Precinema. Dopo la nascita della fotografia si iniziò a studiare la riproduzione del movimento in scatti consecutivi. Sfruttando i principi dei dispositivi ottici del passato, si iniziarono a cercare modi di proiettare fotografie in successione, in modo da ricreare un'illusione di movimento estremamente realistica: tra le centinaia di esperimenti in tutto il mondo, ebbero buon fine il Kinetoscopio di Thomas Edison (ispirato al "mondo nuovo") e il Cinematografo dei Fratelli Lumière (ispirato alla lanterna magica).

Alcuni film in cui è presente la strumentazione di volo:

- Flight, directed by Robert Zemeckis



- AIRPLANE!, directed by Jim Abrahams, David Zucker, Jerry Zucker



- Sully: Miracle on the Hudson, directed by Clint Eastwood


Alcune citazioni cinematografiche riguardanti il variometro:

- Una nota comica sugli strumenti, nel film AIRPLANE!, per accedervi cliccare qui.

- Ma vie en l'air (2005), 01:06:14, "Variometer positive."

- Babo seoneon (1984), 00:45:39 "The weather 8 hours from now... 20km radius variometer "


Bibliografia e fonti:

https://it.wikipedia.org/wiki/Storia_del_cinema

http://www.quodb.com

venerdì 16 ottobre 2020

Approfondimento: Altimetro barometrico

ALTIMETRO


Descrizione: 

Altimetro barometrico La conoscenza della quota è di fondamentale importanza per mantenere la distanza di sicurezza dal suolo, ma anche per garantire le separazioni verticali tra i diversi velivoli e per seguire una determinata traiettoria di procedura, soprattutto in fase di decollo e avvicinamento. Lo strumento che permette di misurare la quota di volo, ovvero la distanza verticale del velivolo rispetto da un piano di riferimento prestabilito (che può essere la quota aeroporto, la quota del mare, oppure la quota 0 in aria tipo ) è l’altimetro barometrico. Pertanto, a secondo la regolazione impostata, potremo leggere sul quadrante: 

 Altezza (QFE, quota filo erba): distanza verticale dell'a/m da un punto della superficie terrestre, come ad esempio un monte o l'aeroporto; 

 Altitudine (QNH): distanza verticale dell'a/m dal livello medio del mare (Mean Sea Level); 

 Livello di volo (QNE): distanza verticale tra a/m e la superficie isobarica 1013.25 hPa, in condizioni di aria tipo.


Si tratta in realtà di un barometro le cui misurazioni della pressione atmosferica sono convertite in letture di quota attraverso una capsula aneroide. Gli altimetri utilizzati a bordo degli aerei sono solitamente graduati in piedi (10000 ft = 3048 m).

Funzionamento:

L'altimetro è costituito da una cassa cilindrica, dotata di una presa statica, all’interno della quale si trova una capsula aneroide sigillata (al cui interno vi è la è pressione po esistente al livello del mare in aria tipo ovvero 29,92 pollici di Hg) a sua volta collegata agli indici dello strumento. Poiché la cassa è dotata di una presa statica, la pressione dell'aria al suo interno diminuisce quando l'aeroplano sale di quota e aumenta quando l'aeroplano scende. Quando l’aereo sale, al diminuire della pressione all'interno della cassa, la capsula aneroide sigillata si espande trasmettendo il moto a mezzo di leve agli indici dello strumento come accade per un orologio. Allo stesso modo, quando la quota diminuisce, la pressione aumenta e di conseguenza la capsula si schiaccia. La maggior parte dei piccoli aeromobili è dotata di altimetro a due indicatori ed un triangolino. In particolare: 

  •  la lancetta corta indica le migliaia di piedi (compie un giro ogni 10.000 ft) 
  •  la lancetta lunga indica le centinaia di piedi (compie un giro ogni 1.000 ft) 
  •  il triangolino misura le decine di migliaia di piedi.

Quando l'altitudine corrente è inferiore ai 10.000 piedi (3.048 m) sul quadrante compare un indicatore a strisce, a forma di settore circolare. Ad esempio:

 - la lancetta lunga si trova sul “5”

 - la lancetta corta si trova tra il 2 e il 3 

se è visibile l'indicatore a strisce allora l'aeroplano vola a 2.500 piedi corrispondenti a 762 metri s.l.m; se invece non compare l'indicatore a strisce, la stessa disposizione delle lancette indica la quota di 12.500 piedi ovvero 3.810 metri s.l.m.

Gli aviogetti e gli altri aeromobili ad alte prestazioni dispongono normalmente di altimetri ad "ago e rullo" nei quali una lancetta lunga indica le centinaia di piedi mentre un indicatore simile al contachilometri di un automobile visualizza l'altitudine in forma numerica.




Inoltre, se si vuole aumentare la propria conoscenza riguardo a questo strumento, raccomando caldamente la visione di questo video su youtube, per accedervi basta cliccare qui. 

Bibliografia e fonti:

https://www.itfalco.edu.it/files/CETF05000Q/Strumenti_di_guida_e_pilotaggio.pdf

https://www.youtube.com/watch?v=Rc1e4t7U5lg

giovedì 15 ottobre 2020

Approfondimento: Funzionamento nel dettaglio del variometro

VARIOMETRO


Funzionamento:

Il variometro, detto anche VSI (Vertical Speed Indicator ) o indicatore del rateo di salita visualizza la velocità alla quale un aeroplano sale o scende, normalmente in piedi al minuto. Il pilota utilizza il variometro principalmente durante il volo strumentale per stabilire il corretto rateo di discesa durante gli avvicinamenti e per mantenere ratei di salita o discesa costanti. Il variometro è connesso al sistema statico Pitot ed è molto simile all’altimetro solamente che ora la capsula aneroide è dotata di un piccolo foro capillare. La pressione dell'aria all'interno della cassa dello strumento diminuisce quando l'aeroplano sale e aumenta quando scende. All'interno della cassa, la capsula aneroide, dotata di tubicino capillare calibrato, si espande o si contrae a seconda della differenza di pressione tra cassa e capsula. 

Quando il velivolo è livellato, sia nella capsula che all’interno della cassa regna la stessa pressione statica; se il velivolo varia la sua altitudine la pressione statica nella cassa cambia secondo la variazione della pressione statica dell’atmosfera esterna mentre quella della capsula si adatta con un certo ritardo per effetto della capillarità del tubo che la collega con la cassa. Si determina così una differenza di pressione che causa la sua deformazione. Un indicatore collegato alla capsula ruota seguendo l'espansione o la contrazione della capsula stessa, indicando il rateo di salita o discesa. Lo strumento ha tuttavia un certa inerzia, nel senso che alla fine di una discesa o di una salita l’indicazione torna a zero con un certo ritardo e allo stesso modo, se l'aeroplano inizia una salita o una discesa il variometro indica inizialmente il cambio di assetto nella corretta direzione, ma l'indicatore impiega alcuni secondi per arrivare a indicare l'effettivo rateo di salita o discesa. Per tale motivo il variometro non dovrebbe essere utilizzato come principale indicatore dell'assetto di volo ma è necessario affidarsi all'anemometro e all'altimetro per ottenere veloci e accurate indicazioni di deviazione dal volo livellato. Sarà poi possibile confrontare con tali indicazioni la lettura del variometro per verificare che l'aeroplano stia salendo o scendendo con il rateo desiderato.


Per una descrizione completa ed esaustiva del funzionamento del variometro raccomando caldamente la visione di questo video sulla piattaforma youtube, per accedervi basta cliccare qui.


Bibliografia e fonti:

https://www.itfalco.edu.it/files/CETF05000Q/Strumenti_di_guida_e_pilotaggio.pdf

https://www.youtube.com/watch?v=sI66YUp-Uts

Step 3: Glossario

VARIOMETRO


Tipologie di variometro:

  • pneumatico, basato su capsule nelle quali vengono rilevate le variazioni della pressione atmosferica;
  • elettronico, che ricava le informazioni da sensori allo stato solido o da ausili alla navigazione, ad es. dal sistema GPS.

Su alcuni alianti inoltre viene installato un variometro ad energia totale, che tiene conto anche della velocità, quindi indica se l'aliante sta effettivamente perdendo o acquistando quota perché si trova in una corrente ascensionale, o se semplicemente ha cambiato assetto: in pratica se il pilota decide di scendere per un breve tratto velocemente per poi risalire nel tratto successivo, il variometro normale segnalerà prima una discesa e poi una salita, mentre il variometro ad energia totale terrà conto della differenza di velocità e segnerà una discesa costante. Per il funzionamento questo tipo di variometro deve essere opportunamente collegato ad un tubo di Venturi o ad una presa di pressione totale (cioè posta davanti e non di lato, quindi influenzata dal movimento dell'aereo).

Variometro pneumatico: il suo funzionamento è legato al passaggio dell'aria in entrata o uscita (a seconda che il velivolo scenda o salga) dalla presa di pressione statica; tale aria raggiunge la cassa dello strumento passando attraverso un capillare, nel quale le perdite di carico sono accentuate. La pressione interna alla cassa quindi aumenta più lentamente rispetto alla pressione nella capsula. Tale discrepanza crea una variazione nella dimensione della capsula che tramite elementi meccanici, segnala sul quadrante, attraverso lo spostamento di una lancetta, l'indicazione riguardante la velocità verticale.

Variometro elettrico: nel 1954, MacCready sottolineò i vantaggi di un variometro audio: "C'è molto da guadagnare se l'indicazione del variometro viene presentata al pilota dal suono. Più di ogni altro strumento tranne durante il volo alla cieca, il variometro deve essere osservato continuamente. Se il pilota può ottenere la lettura a orecchio, può migliorare il suo volo termico guardando gli alianti vicini e può migliorare materialmente il volo generale studiando le formazioni nuvolose da utilizzare successivamente. " Negli alianti moderni, la maggior parte dei variometri elettronici genera un suono la cui altezza e ritmo dipendono dalla lettura dello strumento. Tipicamente il tono dell'audio aumenta di frequenza quando il variometro mostra una velocità di salita più alta e diminuisce di frequenza verso un gemito profondo quando il variometro mostra una velocità di discesa più veloce. Quando il variometro mostra una salita, il tono è spesso tagliato e la velocità di taglio può essere aumentata all'aumentare della velocità di salita, mentre durante una discesa il tono non viene interrotto. Il vario è tipicamente silenzioso in aria ferma o in portanza che è più debole del tasso di caduta tipico della vela al minimo. Questo segnale audio consente al pilota di concentrarsi sulla vista esterna invece di dover guardare gli strumenti, migliorando così la sicurezza e dando anche al pilota più opportunità di cercare nuvole dall'aspetto promettente e altri segni di portanza. Un variometro che produce questo tipo di tono udibile è noto come "variometro audio". Variometri elettronici avanzati negli alianti possono presentare altre informazioni al pilota dai ricevitori GPS. Il display può quindi mostrare la direzione, la distanza e l'altezza necessarie per raggiungere un obiettivo. In modalità crociera (usata in volo rettilineo), il vario può anche dare un'indicazione udibile della velocità corretta per volare a seconda che l'aria stia salendo o abbassando. Il pilota deve semplicemente inserire l'impostazione MacCready stimata, che è la velocità di salita prevista nella successiva termica accettabile. C'è una tendenza crescente per i variometri avanzati negli alianti verso i computer di volo (con indicazioni variometriche) che possono anche presentare informazioni come lo spazio aereo controllato, elenchi di virate e persino avvisi di collisione. Alcuni memorizzeranno anche i dati GPS posizionali durante il volo per un'analisi successiva.


Il variometro è di fondamentale importanza per l'esecuzione di certe procedure di avvicinamento, il suo funzionamento si basa sul ritardo di una capsula, opportunamente tarata, nel misurare la variazione della pressione atmosferica durante la salita e/o la discesa.

Le dilatazioni o le compressioni della capsula vengono trasmesse a un indice che si muove su un quadrante tarato in piedi al minuto (le quote si misurano in piedi, e non in metri).

Ultimamente sono entrati in uso dei variometri inerziali (più precisi e reattivi) che traggono informazioni dalle IRU (Inertial Reference Unit) di bordo.

In pilotese (il gergo dei piloti) il termine variometro viene usato spesso per indicare direttamente il valore che si legge sullo strumento: "Avere un variometro di 1200 piedi" significherà dunque che l'aereo sta cambiando quota al ritmo di 1200 piedi per minuto.


Velocità variometrica:

In aeronautica la velocità variometrica (anche rate of climb), rappresenta la velocità verticale di un aeromobile o, equivalentemente, la variazione di quota nel tempo.

Normalmente è espressa in piedi al minuto (ft/min) oppure in metri al secondo (m/s) e viene misurata attraverso un variometro.


Componenti del variometro e termini tecnici:

Rateo: traduzione italiana del termine 'rate' dall'inglese il quale indica il tasso (in questo caso tasso di salita o discesa).


Sistema statico Pitot: è un sistema di strumenti sensibili alla pressione che viene spesso utilizzato in aeronautica per determinare la velocità di un aereo, l'altitudine, e velocità variometrica. Questa apparecchiatura è utilizzata per misurare le forze che agiscono su un velivolo in funzione della temperatura, della densità, della pressione e delle viscosità del fluido in cui si trova.


Foro capillare: foro posto nella capsula aneroide per far uscire aria e poter calibrare la pressione in essa, facendo così funzionare lo strumento.


Capsula aneroide: capsula interna alla strumentazione di volo avente pareti elastiche per poter essere compresse ed essere sensibili ai cambiamenti di pressione.


Cassa cilindrica: essa è dotata di una presa statica. All’interno della cassa cilindrica c'è la pressione esterna dettata dalla quota a cui il velivolo è, così facendo crea una differenza di pressione con la capsula aneroide che si trova sigillata al suo interno.


Per una descrizione completa ed esaustiva del funzionamento del variometro raccomando caldamente la visione di questo video sulla piattaforma youtube, per accedervi basta cliccare qui.  (oppure al terzo link dall'alto nella sezione bibliografia e fonti)


Bibliografia e fonti:

https://it.wikipedia.org/wiki/Variometro

http://www.manualedivolo.it/index.php?option=com_content&view=article&id=417:variometro&catid=67:tuv&Itemid=64

https://www.youtube.com/watch?v=sI66YUp-Uts

https://it.wikipedia.org/wiki/Sistema_pitot-statico

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