Aviazione

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Introduzione

Aviazione L’insieme delle attività di progettazione, costruzione e impiego di mezzi aeromobili più pesanti dell’aria, quali aeroplani, alianti, elicotteri, ornitotteri, convertiplani e aerei a decollo e atterraggio corto (STOL, Short TakeOff and Landing) o verticale (VTOL, Vertical TakeOff and Landing). Questo genere di aeromobili si distingue dai mezzi più leggeri dell’aria, vale a dire da palloni aerostatici e dirigibili o aeronavi.

Nell’ambito dell’aviazione si distinguono complessivamente tre diversi settori: l’aviazione militare, che riguarda tutte le operazioni aeree effettuate dalle forze armate; l’aviazione commerciale e civile, che concerne l’attività delle aerolinee regolari e i voli a noleggio (charter); infine l’aviazione leggera, che comprende tutti gli altri tipi di volo, tra cui quelli di addestramento, per impieghi agricoli, i voli sportivi, privati e d’affari (executive).

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I primi tentativi

Il primo volo effettuato con successo fu preceduto da secoli di sogni, studi ed esperimenti. Miti e leggende, da Dedalo e Icaro in avanti, sono ricchi di riferimenti all’ambizione dell’uomo di volare. Gli antichi filosofi ritenevano che la capacità di librarsi in aria potesse essere conseguita imitando i movimenti delle ali degli uccelli e utilizzando gas leggeri. Il primo oggetto più pesante dell’aria in grado di alzarsi in volo fu l’aquilone, realizzato attorno al V secolo a.C. Nel XIII secolo Ruggero Bacone, sulla base di studi ed esperimenti, giunse alla conclusione che l’aria potesse sostenere i corpi così come l’acqua era in grado di mantenere a galla le imbarcazioni.

Agli inizi del XVI secolo Leonardo da Vinci raccolse numerosi dati sul volo degli uccelli e disegnò sofisticate macchine volanti. Tra i più importanti contributi che l’artista-inventore portò allo sviluppo dell’aviazione si annoverano l’invenzione dell’elica e del paracadute. Egli concepì inoltre tre velivoli più pesanti dell’aria: l’ornitottero, una macchina con ali meccaniche predisposte per oscillare come quelle di un uccello; un elicottero, progettato per innalzarsi grazie alla rotazione di un rotore posto su un asse verticale, e un aliante, costituito da un’ala fissata a una fusoliera. I progetti di Leonardo, che furono i primi formulati in modo scientifico, prevedevano quale sistema di propulsione l’impiego della potenza muscolare umana, decisamente inadeguata per consentire il volo con le macchine da lui concepite.

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Il XIX secolo

Già agli inizi del XIX secolo lo scienziato britannico George Cayley studiò le proprietà delle superfici portanti e il fenomeno della resistenza dell’aria per mezzo di esperimenti che utilizzavano aquiloni e alianti ad ali curve muniti di timone; progettò inoltre un elicottero a eliche controrotanti e un aeroplano (1843) munito di un’elica orizzontale. Un altro studioso britannico, Francis Herbert Wenham, si servì per le sue esperienze di una galleria aerodinamica e progettò un velivolo ad ali multiple poste una sopra l’altra, antenato del biplano.

Tra i costruttori dei primi modelli di aeroplano, John Stringfellow e William Samuel Henson nel 1848 realizzarono un prototipo propulso da un motore a vapore e lanciato per mezzo di un cavo elastico; la macchina non riuscì ad alzarsi, ma dimostrò di avere portanza planando per una quarantina di metri. In Francia, Alphonse Penaud costruì un modello lanciato a mano e dotato di un’elica propulsiva azionata da fasce elastiche strettamente arrotolate, e realizzò un prototipo che nel 1871 volò per circa 35 m. Un altro inventore francese, Victor Tatin, sperimentò per il suo aeroplano la propulsione ad aria compressa: fissato a un palo di sostegno centrale, il modello era spinto da due eliche trattive; riuscì a effettuare alcuni piccoli voli a bassa quota sollevandosi con il telaio a quattro ruote.

Nel 1877 l’italiano Enrico Forlanini costruì un modellino di elicottero a due eliche, una delle quali azionata da un motore a vapore; il prototipo riuscì ad alzarsi in volo. L’inventore australiano Lawrence Hargrave realizzò un modello ad ali rigide propulso da pale oscillanti azionate da un motore ad aria compressa, che nel 1891 raggiunse la quota di circa 95 m. L’astronomo statunitense Samuel Pierpont Langley produsse nel 1896 alcuni modelli monoplani a tandem con propulsione a vapore e con un’apertura alare di 4,6 m, in grado di percorrere in volo distanze comprese tra 900 e 1200 m nell’arco di circa 90 secondi, alzandosi da terra su traiettorie circolari; dopo aver esaurito la spinta propulsiva, gli aerei planavano lentamente per ammarare sulle acque del fiume Potomac, presso Washington.

Numerosi tentativi di imitare il volo degli uccelli prevedevano l’impiego di pale azionate dalla potenza muscolare umana; nessuno di essi ebbe successo. Tra i primi esperimenti si possono ricordare quelli dell’austriaco Jacob Degen, dal 1806 al 1813; i voli del belga Vincent De Groof, che morì schiantandosi al suolo nel 1874, e le imprese dello statunitense Spaulding, che nel 1889 brevettò il progetto per un velivolo con propulsione muscolare.

Maggior successo ottennero gli studi sul volo planato, che diedero significativi contributi alla progettazione delle ali. Tra i pionieri nel campo si ricordano il francese Jean-Marie Le Bris, che sperimentò un aliante con ali mobili, lo statunitense John Joseph Montgomery e il tedesco Otto Lilienthal, protagonista di voli planati con aquiloni e ornitotteri e di spettacolari successi con alianti. Nel 1896 Lilienthal morì schiantandosi con uno dei suoi alianti. Tre anni dopo anche lo scozzese Percy Pilcher, che aveva conseguito notevoli successi con i suoi alianti, fu vittima di un incidente fatale. Tra il 1896 e il 1902 l’ingegnere statunitense Octave Chanute sperimentò alianti multiplani, mettendo in pratica molte delle idee contenute nell’opera Progress in Flying Machines (I progressi delle macchine volanti), pubblicata nel 1894.

Ulteriori conoscenze sull’aerodinamica e sulla stabilità del volo si acquisirono grazie a esperimenti effettuati con gli aquiloni. Lo scienziato statunitense James Means pubblicò le sue scoperte negli “Annali Aeronautici” del 1895, del 1896 e del 1897. Lawrence Hargrave perfezionò nel 1893 l’aquilone a scatola, e Alexander Graham Bell sviluppò tra il 1895 e il 1910 enormi aquiloni a celle tetraedriche capaci di trasportare un equipaggio.

Nell’ultimo decennio del XIX secolo vennero condotti diversi esperimenti con modelli a motore in dimensioni reali. Nel 1890 il francese Clément Ader costruì una macchina, l’Eole, azionata da un motore a vapore da lui ideato, che il 9 ottobre, ad Armainvilliers, riuscì a staccarsi da terra in un breve volo non controllato. Nel 1901 e nel 1903 il fisico statunitense Samuel Pierpont Langley sperimentò un modello non pilotato di dimensioni pari a un quarto del reale, prima di costruire una macchina in scala reale azionata da un motore a combustione interna, che battezzò Aerodrome; completata nel 1903, essa venne sperimentata due volte, entrambe fallite e finite tragicamente. Nel 1903 anche l’aviatore tedesco Karl Jatho sperimentò un modello in dimensioni reali con propulsione a motore, effettuando un breve volo non controllato.

Agli inizi del XX secolo era stata acquisita una solida conoscenza nell’aerodinamica sperimentale, ma andava perfezionata la capacità di controllare la stabilità e la direzionalità dei velivoli. Una condizione fondamentale per ottenere macchine funzionali era inoltre la messa a punto di adeguati motori a combustione interna che sostituissero i più pesanti motori a vapore.

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Kitty Hawk e gli anni seguenti

Nel 1900 i fratelli americani Wilbur e Orville Wright portarono in volo il loro primo aliante. Il progetto fu in seguito perfezionato e appena due anni dopo essi ripeterono l’esperimento con un nuovo aliante perfettamente efficiente. Il 17 dicembre 1903, nei pressi di Kitty Hawk, sulla costa del North Carolina, i fratelli Wright effettuarono con successo i primi voli con un mezzo più pesante dell’aria dotato di propulsione a motore e di apparecchiature per il controllo direzionale. L’aeroplano, chiamato Flyer, fu provato quel giorno da entrambi i fratelli; Wilbur compì il volo più lungo, coprendo una distanza di 260 m, per una durata di 59 secondi. Negli anni seguenti, grazie al continuo sviluppo del loro progetto e al perfezionamento delle loro capacità di piloti, i fratelli Wright portarono a termine più di cento voli, il più lungo dei quali durò 38 minuti e 3 secondi e comportò numerose virate per ritornare in prossimità del punto di partenza.

Dopo le imprese dei fratelli Wright, altri pionieri si cimentarono in brevi esperimenti nel 1906: l’ungherese Trajan Vuia e il danese Jacob Christian Ellehammer. Il primo volo ufficialmente presentato in Europa si svolse in Francia e venne compiuto dal brasiliano Alberto Santos-Dumont, che il 12 novembre 1906 coprì con il suo velivolo una distanza di circa 220 m in 22,5 secondi. L’aereo, il 14-bis, fu progettato dallo stesso Santos, costruito dalla Voisin di Parigi e propulso con un motore Levavasseur da 40 hp (vedi Cavallo-vapore). Era un biplano simile a un grosso aquilone a scatola, con motore ed elica posizionati sul retro; il pilota era alloggiato in una specie di cesto sistemato appena davanti all’ala posteriore. Il primo volo europeo, della durata di un minuto, venne effettuato solo nel 1907 da Henri Farman a bordo di un aereo costruito dalla Voisin. L’anno successivo, lo stesso Farman fu il primo a compiere un volo da una città all’altra, da Châlons a Reims.

Uno dei più importanti progettisti, costruttori e piloti di aerei fu Glenn Hammond Curtiss, protagonista, nel maggio 1908, di un volo solitario a bordo di un aereo progettato e costruito dal gruppo Aerial Experiment Association (Associazione aeronautica sperimentale). La piccola organizzazione, fondata da Alexander Graham Bell, aveva Curtiss tra i suoi cinque componenti. A bordo del terzo aereo prodotto dalla Aerial Experiment Association, il 4 luglio 1908, Curtiss coprì una distanza di 1552 m in 1 minuto e 42,5 secondi. Nel gennaio 1911 portò in volo un idrovolante, un aereo in grado di ammarare e decollare dall’acqua, che l’anno precedente era stato progettato, costruito e sperimentato in Europa dal francese Henri Fabre.

In Italia, il primo volo fu eseguito a Roma, il 28 maggio 1908, da parte del francese Léon Delagrange, e l’impresa fu poi ripetuta a Milano e a Torino. Il 15 aprile 1909 Wilbur Wright si esibì a Roma. Nello stesso anno volò, a bordo di un triplano costruito dal padre Aristide, il primo pilota italiano: Marco Faccioli.

Il 25 luglio 1909 l’ingegnere francese Louis Bleriot effettuò la prima traversata in aereo del canale della Manica, da Calais a Dover, a bordo di un monoplano da lui stesso progettato e costruito, munito di un motore dell’italiano Anzani; il volo coprì una distanza di circa 37 km in 35 minuti e mezzo. Il 23 settembre 1910 il peruviano Geo Chavez sorvolò le Alpi, ma, non riuscendo ad atterrare, si schiantò perdendo la vita nei pressi di Domodossola.

Nel 1911 l’aviatore statunitense Calbraith P. Rodgers completò il primo volo transcontinentale degli Stati Uniti, a bordo di una macchina Wright: partito il 17 settembre 1911 da Sheepshead Bay, a Brooklyn, New York, atterrò a Long Beach, in California, il 10 dicembre dello stesso anno, vale a dire 84 giorni dopo. Il tempo di volo effettivo fu comunque di 3 giorni, 10 ore e 14 minuti.