Autogiro

In questa sezione: Autogiro; Regioni autorotative del disco rotore; Autorotazione in volo traslato; Descrizione della manovra

L'autorotazione è una vera e propria modalità di volo, del resto l'autogiro - il padre dell'elicottero - vola costantemente in autorotazione ed è per questo che partirò con l'analisi di questa funzione del volo tipico delle macchine ad ala rotante, utilizzando dapprima un autogiro come esempio esplicativo per poi analizzare quello che accade su di un elicottero.

L’Autogiro è oggi una delle macchine volanti tra le più interessanti, ed ho avuto la possibilità di volarci in una occasione rimanendo davvero colpito ed entusiasta di questa magnifica macchina. Un autogiro durante il volo è in una condizione permanente di volo definita come AUTOROTAZIONE poichè il rotore gira letteralmente a folle, ciòè libero da qualsiasi vincolo meccanico ad un motore od una trasmissione. Esso vola proprio come volerebbe un aeroplano, in cui le ali vengono investite dal vento relativo producendo PORTANZA, ma che nell'autogiro sono rotanti (pale). Il rotore gira spontaneamente attraverso l’azione aerodinamica del flusso d’aria che attraversa le pale ad una data velocità, generando una forza di sostentamento che però si genera dal basso verso l'alto, che anche in questo caso di definisce Portanza.
Si può sintetizzare l’idea in linea di massima immaginando il rotore di un autogiro investito da una corrente aerodinamica in grado di mantenerlo in rotazione spontanea che attraversi il rotore dal basso verso l'alto, proprio come un aquilone ma avente ali rotanti invece che fisse.

Il vento relativo mantiene in rotazione il rotore come fosse una specie di mulino a vento orizzontale, che riesce a sostenere in volo la fusoliera ad esso collegata. Affinchè questa condizione di volo avvenga con successo, a condizione però che la macchina si muova attraverso l’aria ad una data velocità. Per questo gli autogiro sono provvisti di motore accoppiato ad un elica che può essere spingente o traente e che permette al velivolo il movimento traslato orizzontale.

Il rotore in un autogiro si comporta proprio come un ala generando una portanza attraverso la formazione di un disco rotore. Alla stessa stregua delle ali di un comune aeroplano il rotore di un autogiro mantiene in volo l’intera struttura, ma solo quando la macchina assume un movimento rispetto al vento relativo o flusso aerodinamico, che verrà generato dal motore e quindi dall'elica (traente o spingente).
Purtroppo l'autogiro non possiede la capacità di sostentarsi spontaneamente in volo a punto fisso come invece è in grado di fare l’elicottero, mediante l’azione dei motori e della trasmissione a cui è collegato il rotore principale.
Sebbene questa sia sostanzialmente la principale limitazione tecnica di questa macchina, è tuttavia possibile che in alcuni casi con condizioni di vento frontale, più o meno pari alla capacità di spinta dell’elica, sia possibile mantenere una posizione di volo a punto fisso proprio come un elicottero, ma si tratta di un evento particolare che richiede una notevole abilità anche da parte del pilota del velivolo. (Video)

     

Durante il volo il rotore di un autogiro viene inclinato all'indietro per effetto del vento relativo. Il flusso d'aria attraversa il rotore lungo tutto il percorso delle pale che a seconda della loro posizione durante la rotazione generano una determinata quantità di portanza e resistenza, come è mostrato dalla animazione in alto. L'azione del vento relativo generato dalla spinta orizzontale del motore, produce la spinta verticale, ma anche una componente resistiva. Questo sistema di forze genera una risultante inclinata all'indietro e perpendicolare al piano di rotazione del rotore, chiamata Portanza Risultante. La spinta in avanti generata dal motore ed il peso del velivlo si contrappongono alla spita generata dal rotore e quindi alla Portanza risultante generando un ulteriore sistema di forze che punta verso il basso chiamato Peso risultante, questi è la componente risultante del sistema di forze composto dal peso che punta sempre verso il basso e la spita generata dal motore (elica) che muove l'autogiro su un vettore orizzontale. L'equilibrio tra queste forze mantiene l'autogiro in una sorta di bilanciamento che ne garantisce il volo.

E' importante notare che i due sistemi di forze non agiscono sullo stesso centro di pressione, ma sono orizzontalmente distanti tra loro, e questo genera una coppia che fa in modo che l'autogiro possa ruotare intorno al suo asse laterale (Y) per effettuare la cabrata (decollo) e la picchiata (atterraggio).

Anche l’elicottero può sfruttare limitatamente le proprietà autorotative che si dimostrano estremamente utili, laddove in condizioni di emergenza o in alcune manovre di discesa rapida risultano vitali. Vedremo più in avanti come si effettuerà la manovra di autorotazione in un elicottero e come funzionano i meccanismi che regolamentano le forze che agiscono sul rotore durante questo tipo di volo.

I rotori degli autogiro all'inizio della loro storia dovevano essere pre-avviati a mano da un operatore a terra, che trascinava una pala in circolo intorno all'aeromobile. Poco dopo il velivolo veniva lanciato in una corsa controvento per il decollo per far raggiungere al rotore la giusta velocità di rotazione sufficiente a produrre la portanza, che avveniva subito dopo grazie al generarsi del vento relativo sul rotore stesso per effetto della velocità dalla sua corsa sulla pista di decollo. In un autogiro moderno un sistema di frizione meccanica collegato al motore provvede all’avviamento pre-volo del rotore, prima della corsa di decollo. In alcuni modelli sin dai tardi anni 30 furono sperimentati dei dispositivi meccanici che permettevano addirittura una sorta di decollo rapido verticale, perfino da un piccolo spazio come un parcheggio, questa manovra era conosciuta come Jumpin’ take-off. ( video)

Il rotore di un autogiro è strutturalmente molto simile a quello di un elicottero, le pale di entrambi i rotori sono munite di meccanismi che assicurano gli equilibri aerodinamici e la proporzionale distribuzione della portanza su di esse. In volo, il vento relativo generato proprio dalla velocità di avanzamento che produce l’effetto di AUTOROTAZIONE attraverso la rivoluzione del rotore, produce la portanza, fenomeno che grazie alle proprietà tipiche del rotore e della sua architettura, fa in modo che l’autogiro si comporti proprio come una macchina equivalente ad ala fissa; esattamente alla stessa maniera.

Le pale sono fissate al rotore per mezzo di cerniere che ne consentono l’oscillazione (flappeggio) in senso verticale ed in alcuni modelli ne permettono una variazione dell'angolo di attacco automaticamente tale da equilibrare le forze che si generano durante lo sviluppo della portanza. De la Cierva sperimentò su un modello le articolazioni di cui abbiamo trattato a fondo nel capitolo precedente, inventando per l'appunto le cerniere di flappeggio e di brandeggio.
E’ stato grazie allo sviluppo dell’autogiro che La Cierva pose le base per il perfezionamento dei sistemi che compongono il rotore di un odierno autogiro e del moderno elicottero.

L’autogiro è una macchina in buona sostanza estremamente stabile rispetto ad un aeroplano, esso non richiede un controllo del volo particolarmente assillante per mantenere una velocità ed un assetto costante tale da evitare la fase di stallo. Questo avviene proprio grazie all’eliminazione di effetti tipici della portanza generata su di una superficie fissa. L’autogiro è in grado di conservare perfettamente la sua stabilità anche in condizione di ridotta velocità di traslazione, grazie alle proprietà inerziali del rotore, con l’unico effetto di perdita di quota constante. Situazione che può essere ristabilita o controllata senza difficoltà, attraverso l’azione sulla manetta del motore ristabilendo una spinta sufficiente a guadagnare quota o a correggere l'assetto di volo, o mediante il controllo del passo ciclico, inclinando cioè il rotore nella direzione desiderata per riguadagnare velocità.

La macchina in fase di atterraggio anche in condizioni di notevole perdita di potenza, conserva una estrema stabilità, essa è infatti capace di atterrare ad una velocità ridotta con una traiettoria quasi verticale, come fosse dotata di una specie di paracadute.
Con un autogiro infatti è possibile atterrare con un angolo inferiore ai 30° scivolando lungo una traiettoria di pochi metri prima di aver toccato terra. Questa esperienza è stata parte del mio bagaglio di pilota durante la divertente prova di un autogiro Magni alcuni anni fa, che lasciò in me una notevole impressione positiva verso questa straoridnaria macchina volante.

Vi sono numerosi vantaggi che questo aeromobile è in grado di offrire, poichè esso è particolarmente manovrabile ed al contempo semplice nella sua struttura di base. Il pilota può godere del volo con assoluta tranquillità, grazie alla tipica stabilità di questo velivolo. Dal punto di vista architettonico si tratta di una macchina che gode di una visibilità ampia sia al di sotto che al di sopra del mezzo, poichè non vi sono ali che creano delle aree cieche. Nei migliori esemplari, tra i più recenti, si possono raggiungere velocità apprezzabili, se confrontate a quella di un piccolo aeroplano di uguale categoria.
L’autogiro non è soggetto al fenomeno della coppia che si genera sul corpo della fusoliera per effetto della rotazione del rotore che in un elicottero è collegato alla trasmissione e che ne influenza profondamente il meccanismo di volo. Nell’autogiro il fatto che il rotore della macchina ruoti libero da qualsiasi vincolo al motore, e quindi dalla completa assenza di forze opposte o di coppia, ne fa una macchina volante particolarmente flessibile ed adatta sopratutto al volo sportivo. L'autogiro è apparso in numerosi film mostrando la sua agilità di volo come in 007 oppure in Mad Max.

Volo in Autorotazione

Il volo in autorotazione è senza dubbio la più naturale condizione fisica per le macchine ad ala rotante. Gli autogiro hanno costruito la loro fortunata vita sulle proprietà di questa dinamica aprendo la strada agli elicotteri. Attraverso il periodo in cui gli autogiro erano al loro massimo tecnologico si sono sviluppati buona parte dei meccanismi che sono stati adottati più tardi sull'elicottero, come il piatto oscillante, le cerniere di flappeggio e di brandeggio, ed il meccanismo del controllo del passo ciclico. Le stesse pale hanno attraversato delle modifiche strutturali e di forma che sono ancora tutt'oggi in corso d'opera. E' tutta questa storia e sopratutto fatta di sperimentazione anche sugli autogiro che permette all’elicottero di utilizzare tali caratteristiche, come ad esempio atterrare in caso di piantata completa di motori, proprio come un autogiro attraverso la manovra di AUTOROTAZIONE.

Durante la discesa verso il suolo in fase di autorotazione il pilota può intervenire per mantenere il giusto numero di giri rotore, mediante correzioni di Collettivo e Ciclico che devono avvenire sempre contro vento. In fase di discesa infatti grazie alle proprieta inerziali del rotore e sopratutto del flusso d’aria che attraversa le pale, proveniente dal basso, è possibile mantere in rotazione il rotore - in quanto la forza aerodinamica che viene esercitata sulle pale è maggiore della resistenza che esse oppongono - si riesce a stabilire che il rotore in questa condizione di volo è in AUTOROTAZIONE.
In termini pratici si verifica uno scambio relativo di risorse. Il pilota in cambio di energia aerodinamica utile a mantenere il rotore in rotazione grazie ad una quota disponibile, e quindi mediante il flusso d'aria che lo attraversa - stabilizzando la discesa verso il suolo attraverso una traiettoria precisa - converte in energia cinetica accumulata (inerzia), le forze che mantengono in rotazione il rotore garantendone il regime nei limiti di sicurezza suggeriti dal costruttore. Il pilota utilizzerà poi l’energia cinetica raccolta per aumentare di nuovo l’angolo di attacco delle pale ed eseguire un atterraggio morbido a pochi metri dal suolo, come se si aprisse un paracadute poco prima dell'impatto per mettere dolcemente i piedi sul suolo senza doverci arrivare troppo veloce.
La manovra di AUTOROTAZIONE viene eseguita nella maggior parte delle occasioni in volo traslato contro vento, tuttavia per meglio illustrare il meccanismo che si genera tra il flusso d’aria ed il rotore, considereremo un esempio di autorotazione in assenza di vento ed in discesa verticale, proprio come avviene con quei piccoli giocattoli che vengono fiondati in alto per poi scendere lentamente al suolo, grazie a piccole palettine, che dopo essersi spiegate spontaneamente poco prima della fase di caduta, entrano in autorotazione fino raggiungere il suolo con grazia, illuminati perfino dai piccoli led colorati. Il meccanismo dell'autorotazione in natura è piuttosto diffuso, ed impiegato dei semi di una pianta tropicale che hanno la forma di una specie di ala che utilizzano questo meccanismo del volo per allontanarsi dalla pianta madre.

In una situazione di autorotazione verticale in assenza di vento, le forze che causano la rotazione delle pale e che agiscono su di esse sono identiche per ogniuna di esse, indipendentemente dalla loro singola posizione sul piano di rotazione, poichè in discesa verticale non vi è traslazione e dunque non si genera il fenomeno della Dissimetria di Portanza, che squilibrerebbe le forze agenti tra la pala avanzante e quella retrocedente, come abbiamo già visto in un capitolo precedente.

Durante la fase di volo in auto rotazione il disco rotore viene diviso in tre regioni distinte.

 

STALL REGION: E’ l’area inclusa nella prima porzione del disco rotore a partire dal Mast (Zona arancio) . Si tratta della zona dove sono concentrate le articolazioni, le leve e tutti i meccanismi che regolano il movimento della pala. Questa zona copre una superficie del 25% del disco, ed in questa area si generano delle turbolenze e quindi delle resistenze, che riducono l’efficienza del volo in auto rotazione. In realtà in questa area si produce solo una piccola quantità di Portanza come si vede nell'illustrazione in basso, che in piccola parte contribuisce a ridurre la discesa ma vi è anche una notevole Resistenza che ha un valore simile alla Portanza e questo tende a rallentare la rotazione del rotore. La Portanza risultante del rotore (TRT) e cosi la Resistenza (Drag) si trovano dietro l'asse di rotazione della pala, mentre solo la Portanza (Lift) e leggermente in avanti ad esso, mentre il Vento Relativo (Raf) si dispone nella stessa direzione della Resistenza. Le forze sono troppo simili tra solo e questo non è sufficiente a produrre abbastanza Portanza da rendere questa area efficiente per il volo in Autorotazione.

DRIVING REGION: E’ l’area più estesa del disco rotore, essa è anche conosciuta come zona auto rotativa e per nostra fortuna copre un’area compresa tra il 25 ed il 70% della superficie del disco del rotore. Le forze aerodinamiche (TRT-Lift) in questa regione sono inclinate in avanti rispetto all’asse di rotazione della pala.
La dimensione della regione propulsiva, (driving region) può variare con l’angolo di incidenza; il rateo di discesa; ed in numero dei giri. Durante questa fase del volo il pilota agisce sul Collettivo e sul Ciclico in modo da stabilire un equilibrio tra queste due regioni, con l'obbiettivo di mantere il numero di giri necessario in preparazione per la manovra di richiamata (Flare).
Se ad esempio si solleva il comando Collettivo durante la fase di discesa la regione periferica (driven region) aumenterà in estensione. Questa causerà un spostamento dei punti di equilibrio verso il centro del rotore con un conseguente aumento della resistenza prodotto in periferia che si troverà a decellerare. In questa area il vettore che rappresenta la Resistenza è minimo e questo crea la forza che mantiene i rotazione il rotore, infatti l'elevato rapporto Portanza/Resistenza (L/D) mantiene in equilibrio e nei limiti la resistenza di profilo delle pale.

DRIVER REGION: Si tratta della zona periferica della pala, normalmente comprende un’area circolare pari al 30% della distanza esterna sul raggio del disco rotore. La forza aerodinamica che agisce sulla pala è inclinata leggermente all’indietro rispetto all’asse di rotazione. Come risultato si genera una maggiore Resistenza a parità di Portanza, infatti se questa fosse l’unica componente dominante la rotazione delle pale tenderebbe a rallentare notevolmente durante la discesa. In questa area si genera in modo particolare la Resistenza Indotta o i vortici marginali e dunque la pala si comporta in buona sostanza allo stesso modo in cui avviene in volo normale. La Driven region si comporta essenzialemente come una specie di effetto mulino a vento, inoltre le dimensioni e la posizione di questa area variano con il numero dei giri ed il rateo di discesa e la densistà dell'aria, infatti durante la discesa sollevando o abbassando il Collettivo si può controllare questa area per poter regolare il numero di giri del rotore.

Autorotazione in volo volo traslato


Il meccanismo aerodinamico relativo alla manovra di auto rotazione in volo traslato è sostanzialmente identico a quello che avviene in discesa verticale in assenza di vento, tuttavia nella manovra traslata giocano ulteriorei fattori, legati alla
dissimmetria di portanza tra le pale del rotore, questo provoca uno spostamento ed un ridimensionamento delle tre aree che si formano sulla superficie immaginaria del disco rotore.
Durante il volo traslato il flusso dell’aria in movimento attraverso il rotore (il vento relativo) modifica la regione di stallo che aumenta in direzione della pala retrocedente, laddove l’angolo di attacco è maggiore, mentre risulta minore sulla pala avanzante per il noto effetto di compensazione prodotto dai sistemi di flappeggio.

 

Anche in questa situazione il rotore gira a folle. Infatti la coppia di reazione risulta nulla. Ogni pala è sottoposta ad una velocità periferica:

(Vp=ω * r)  

La velocità lungo il corso della pala, (raggio) è diversa ed aumenta lungo la lunghezza della pala rispetto al centro di rotazione (mast). Tuttavia il flusso di aria avrà velocità verticale uguale in ogni suo punto, infatti il rotore durante la discesa viene investito da un flusso d'aria che mantiene una velocita lungo tutta la sua superficie virtuale (disco). In altre parole il flusso di aria che attraversa le pale mantiene la stessa velocità in ogni punto della pala ed esso è rappresentato dalla velocità del vento relativo che proviene dal basso. Il flusso di aria cambia tuttavia il suo comportamento, non solo attraverso la formazione delle tre regioni già descritte, ma anche in base alla posizione della pala avanzane rispetto a quella retrocedente ed infine all'angolo di incidenza, che ogni pala mantiene in fase di discesa traslata. Questo comportamento diversificato del flusso di aria che attraversa il rotore è in buona sostanza causato dal problema della dissimetria di portanza.

Per poter mantenere una velocità di planata sufficiente a garantire la manovra finale di Flare bisogna mantenere inclinato in avanti il disco rotore lungo la fase di discesa, e questo anche per ridurre l'effetto della Resistenza Parassita che si genera sopratutto nella zona di Stallo, anche se questa manovra aumenta il rateo di discesa. Infatti ad una bassa velocità la zona periferica del rotore (Driven Region) aumenta, dunque l'unico modo che il pilota ha di mantenere costante il flusso indotto dal basso è di avere un elevato rateo di discesa. Solitamente negli elicotteri il rapporto minimo di Distanza/Velocità (Minimum Endurance Speed) è di 45 Kts quando cioè la regione centrale (Driving Region) è ancora piuttosto centrata sull'area del disco, viceversa se la Driven Region risultasse maggiore il numero di giri rotore scenderebbe pericolosamente.

 

Grazie alle caratteristiche di svergolamento della pala, l’angolo d’attacco alla radice della pala (Zona di Stallo) è maggiore di quello che invece risulta nella zona periferica del rotore, Driven region (Zona Antirotativa).
Risulta chiaro che il beneficio aerodinamico in questa condizione di volo viene prodotto dalla Zona Autorotativa (Driving Region) che permette la discesa sicura e coordinata dell’elicottero, o che produce un volo stabile negli autogiro che però vengono spinti da un vettore orizzontale (elica e motore). Un elicottero in fase di autorotazione non possiede più una spinta artificiale, esso deve piuttosto generare una componente che lo porti in avanti mentre prosegue la sua discesa verso il terreno.
La manovra di autorotazione va eseguita sempre con vento relativo frontale, non solo per un rendimento aerodinamico della spinta che mantiene il rotore in autorotazione, ma soprattutto per poter effettuare con la massima sicurezza la manovra di richiamata conosciuta come FLARE, e quindi effettuare un atterraggio soffice e sicuro sopratutto in condizioni di engine failure (Piantata motore).

L’autorotazione è una manovra sequenziale che risponde a precisi criteri di esecuzione, una buona conoscenza del mezzo, una altrettanto buona esperienza del pilota, ma soprattutto un buon ingresso in questa fase di volo, questa manovra tuttavia non è affatto proibitiva o particolarmente complessa da eseguire, ma richiede molto allenamento.

La maggior parte degli incidenti causati da autorotazione sono avvenuti per un cattivo ingresso in questa fase di volo oppure perchè l'avaria è avvenuta vicino al suolo in fase di avvicinamento o atterraggio, quando cioè non si dispone della velocità sufficiente, (Video).

Tuttavia se il motore smette di funzionare il pilota non viene affatto avvertito in tempo da prepararsi. Uno dei punti più importanti da tenere seriamente in considerazione è di mantenere il rotore sempre al massimo dei giri, poiché se si entra in fase di autorotazione con un regime di rotazione basso sarà difficile recuperare rivoluzione sul rotore nel breve tempo disponibile che si impiega a raggiungere il suolo.

Se infatti il rotore avesse una rivoluzione bassa, in fase di autorotazione potrebbe scendere al di sotto dei limiti minimi, generando un angolo conico molto elevato che ridurrebbe notevolmente la superficie del disco, causando lo stallo delle pale o peggio la rottura di queste e la conseguente caduta libera del velivolo.
Alcuni punti a favore invece sono quelli ad esempio di disporre di un rotore con una elevata inerzia, tale da garantire una considerevole stabilità di rotazione, giacchè in ogni caso esso perderà gradualmente la sua energia cinetica accumulata fin dal distacco dai motori.

Il rotore di un elicottero e la sua trasmissione sono separati da un dispositivo di sicurezza chiamato Ruota Libera (Free Wheel). Si tratta di un meccanismo che garantisce il disinnesco meccanico tra le due parti qualora il motore/i non adempia al suo compito, il dispositivo sgancerà immediatamente il sistema composto dal gruppo motore/trasmissione disconettendolo dal rotore, impedendone l’arresto, sebbene ancora per un tempo limitato grazie all’energia cinetica accumulata ed all’inerzia utile assieme alle componenti aerodinamiche propriamente gestite per poter effettuare una flare sicura e conveniente.

Descrizione della manovra

L'elicottero è in volo autorotativo quando le uniche componenti che muovono il rotore sono prodotte dal flusso di aria che lo attraversa. La manovra di autorotazione è separata in quattro fasi principali, esse sono: Ingresso (Entry); Discesa (Descent); Richiamata (Flare) ed Atterraggio (Touch Down). Il tuo elicottero non ti dirà mai in anticipo quando il motore o altra causa ne determina la rottura o lo spegnimento a meno che non sarai tu a provorcarne lo spegnimento o la rottura. Durante il mio corso di addestramento negli USA, nella parte terminale della formazione per il conseguimento della mia licenza commerciale FAA, il mio istruttore approfittava di ogni momento di distrazione o di godimento del volo a cui potevo essere soggetto, per infilarmi in una fase di autorotazione senza preavviso. Ricordo che era molto stressante volare con lui, perchè sapevo che avrei trovato sul mio cammino almeno tre autorotazioni per ogni missione.

Quel peridodo molto stressante fu però estremamente formativo, poichè lo scopo del mio istruttore era in buona sostanza di mettermi in una condizione costante di guardia e quindi di reazione spontanea ed automatica che mi sarebbe tornata utile in caso mi fossi trovato immerso in una spiacevole doccia fredda da avaria al motore.

Ricorda che un motore ti pianta nella maggior parte delle volte senza alcun preavviso, e questo può accadere in qualunque instante!

Quando questo accade il pilota si accorgerà di una sensibile rotazione laterale nella direzione opposta a quella di spinta del rotore anticoppia. Questo è il primo sintomo tangibile che qualcosa sta accadendo.

 

Ingresso (Entry)

Il decadimento dei giri rotore (RPM) avviene più di frequente quando l'elicottero è pesante e vola in aria meno densa, oppure quando vola ad elevata velocità. Gli RPM sono rallentati anche da fattori meccanici come l'attrito che esiste alla base della trasmissione e dallo stesso rotore di coda. Perchè mantenendo la pedaliera ben allineata durante il volo a “motore” il rotore di coda produce una spinta laterale constante per compensare il generarsi della coppia (vedi rotore anticoppia) che viene prodotta dal sistema trasmissione/motore e rotore.

In fase di autorotazione, non essendoci più coppia generata - poiché il motore ha smesso di funzionare - il pilota dovrà compensare questa nuova condizione pigiando con il piede sul pedale (destro per rotazioni Nord Americane; sinistro per rotazioni Franco-Russe) che annullerà la spinta del rotore di coda o anticoppia, portando le pale di questo in posizione leggermente negativa, contriamente a quanto comunemente si pensa.

Infatti la rotazione improvvisa che si avverte è causata sia dalla potenza che diminuisce sia dalla spinta che ancora esiste sul rotore di coda, ovviamente prodotta dall'avaria, infatti il rotore anticoppia mantiene ancora un angolo positivo di spinta per compensare la coppia e quindi oppone resistenza al moto e produce una rotazione della coda. Ma purtroppo il motore ha smesso di funzionare o si è sganciato dal sistema rotore/trasmissione e la coppia si è annullata e quindi è necessario anche eliminare la spinta del rotore di coda che deve assumere un angolo di incidenza leggeremente negativo per compensare poi i fattori di attrito del sistema rotore/trasmissione che altrimenti porterebbero la coda a tirare leggeremente nella stessa direzione di rotazione del rotore. Gli aghi dei contagiri doppio si sganceranno e quello della trasmissione comincerà a scendere lentamente fino al valore zero, mentre quello del rotore dovrà essere mantenuto all'interno dell'arco verde senza se e senza ma!

Discesa (Descent)

Nel mezzo secondo successivo - poiché come ho detto prima è la qualità di ingresso in autorotazione a garantire la perfetta riuscita di questa manovra - il pilota abbasserà completamente il comando Collettivo che farà inclinare naturalmente il muso verso il basso della macchina, prodotto da uno squilibrio spontaneo dell’assetto. La "chiusura" del Collettivo ha lo scopo di ridurre la resistenza sul rotore per sfruttarne le proprietà di inerzia, mentre l'azione contemporanea sulla Pedaliera ha lo scopo di annullare l'azione anticoppia del rotore di coda, oltre a ridurre al minimo la perdita di giri del rotore. Se si interviene con eccessivo ritardo le pale subiranno una riduzione della forza centrifuga che le mantiene in tensione, questo provocherà un eccessivo angolo conico che potrebbe terminare in una disastrosa rottura delle pale. Nella frazione di tempo successiva all'ingresso in autorotazione il pilota dovrà inclinare il comando ciclico in avanti e più di tutto portare la macchina controvento, in modo da ottenere un assetto di discesa che gli consenta di mantenere l'elicottero all'interno delle limitazioni e dei parametri raccomandati dal manuale di volo. Nel Bell Jetranger ad esempio la velocità di discesa raccomandata in aria calma è compresa tra i 69 Kts(nodi) per un rapido rateo di discesa, oppure non al di sotto dei 52 Kts.

Il manuale di volo indica con precisione il rateo di planata in autorotazione, e cioè il rapporto tra velocità di traslazione e velocità di discesa. Il grafico permette infatti di calcolare la durata della planata e la distanza percorribile in base alla velocità di traslazione, alle condizioni di vento e velocita di questi, ed ai valori di densità e temperatura che modificano fortemente le prestazioni delle pale.

Intanto l''indicatore doppio, Rotore/Trasmissione vedrà i due aghi allontanarsi, in modo particolare quello della trasmissione che cominciarà a scendere, giacchè il motore ormai ha cessato di funzionare. L'ago relativo al rotore invece deve assolutamente mantenersi all'interno dell'arco verde, e si possono fare le necessarie correzioni in volo se ci si è disposti controvento, per esempio sollevare leggermente il Collettivo se i giri sono troppo alti o portare leggermente all'indietro il Ciclico se sono troppo bassi per recuperare, poichè il pilota ha necessità di conservare energia nel sistema rotore per poterne fare uso nella fase finale di richiamata o Flare.

Durante la discesa avendo preventivamente disposto l’aeromobile contro vento, il pilota dovrà mantenere l’osservazione di un punto di riferimento a terra, mentre la macchina è in rapida discesa, tenendo d'occhio sia l’anemometro - per mantenere la velocità di traslazione nei parametri di sicurezza - sia i giri del rotore che dovranno rimanere in arco verde, sia infine l'altimetro che gl indicherà approssimativamente la quota alla quale iniziare ad effettuare la Flare. Sebbene riguardo quest'ultimo punto sembra che sia molto importante aver acquisito con il tempo e l'esperienza una capacità naturale di valutazione della distanza dal suolo, infatti uno dei miei istruttori americani riteneva che la manovra di autorotazione doveva essere compiuta ad occhio perchè in caso di avaria dell'altimetro o di condizioni in cui questo strumento non avesse funzionato correttamente il pilota non sarebbe stato in grado di utilizzare alcun valore di riferimento utile.

Decellerazione (Flare)

La flare o richiamata è una manovra che va fatta progressivamente e dolcemente, lo scopo di questa operazione è di rallentare la velocità del velivolo e mantenere contemporaneamente l'inerzia sul rotore. Il tempo necessario ad effettuare la manovra di richiamata (flare) è strettamente legato dall'altezza alla quale si entra in questa fase ed alla velocità dell'elicottero. Una volta raggiunta la quota di cira 75 feet ( piedi) dal suolo il pilota inizia la manovra di richiamata, inclinando il ciclico all’indietro, in modo da far cabrare notevolmente l’elicottero, sfruttando al massimo l’energia cinetica conservata che mantiene il rotore ancora in rotazione nei limiti di sicurezza.

 

E’ noto tra i piloti, che per quante autorotazioni si possano effettuare durante la propria carriera, siano esse didattiche o sfortunatamente reali, queste manovre non seguiranno mai lo stesso identico corso di eventi. Tuttavia la manovra va sempre eseguita sulle basi stabilite dal manuale di volo in accordo con le capacità acquisite dal pilota stesso. In questa fase bisogna osservare l’indicatore di giri Rotore/Trasmissione affinchè il rotore mantenga il suo range tra il 97 ed il 107% dei giri.

In avvicinamento con il suolo il pilota deve continuare a decellerare attraverso l'azione del Ciclico mantenendolo all'indietro in maniera progressiva ed inarrestabile fino al punto in cui la macchina comincia a rallentare la discesa lungo la traiettoria, scivolando a qualche metro dal suolo in progressivo arresto, ma ancora in volo.

Atterraggio (Touch down)

Questa fase è molto delicata e devo dire - secondo il mio parere molto personale - deve finire per diventare instintiva, come mantenere l'equilibrio in bicicletta. Erano le parole che ascoltavo in cuffia subito dopo il touch down dal mio istruttore. E sono convinto che aveva ragione, anche perchè durante questa ultima parte della fase di autorotazione non si è sempre in grado di valutare la corretta lettura dell'altimetro che non è sempre preciso, sopratutto se non si conosce l'altitudine dell'area su cui si è deciso di atterrare, o si attraversa una zona meterologicamente instabile, per cui la pressione atmosferica varia all'interno di piccole aree e l'altrimetro non sempre risulta perfettamente regolato. Bisogna invece allenare l'occhio a valutare la distanza di flare attraverso un punto di riferimento che ti darà sempre un suggerimento rispetto alla traiettoria richiesta per poter effettuare la Flare e la richiamata per il touch-down finale. Inoltre come già detto prima, l'ingresso della richiamata dipende molto dalla velocità e dall'angolo di planata che si è affrontati, oltre che dalla temperatura e dalla densità presenti in quel momento al suolo. La Flare permette di aumentare il numero di giri sul rotore, dunque è l'inerzia che permetterà al pilota di compiere una richiamata per atterrare dolcemente. Infatti l'ago nell'illustrazione relativo al rotore mostra un valore molto elevato intorno al 107% nella fase finale poco prima della richiamata, con una velocità prossima a zero nodi.

Nella fase di Flare si deve assumere un assetto livellato affinchè la macchina si poggi con sicurezza al suolo. C'è una casistica piuttosto interessante nella quale si fa riferimento a fenomeni come il dynamic rollover o altri fenomeni spiacevoli che incontrerai in avanti in una sezione dedicata e che possono causare all'elicottero danni notevoli come ribaltarsi o a sbandare proprio nella fase finale, una volta a contatto con il suolo. Spesso questo avviene per un cattivo assetto non corretto durante la flare, o peggio a causa di un'azione anticipata della richiamata che fa perdere gravemente inerzia al rotore, quando l'elicottero è ancora lontano dal punto di contatto, con conseguenze disastrose. Una volta stabilizzata la macchina lungo il corso della flare - ormai a qualche metro dal punto di contatto - il pilota ha tutti gli strumenti a disposizione per poter mettere a terra dolcemente l'aeromobile, primo tra tutti l'inerzia che ha accumulato sul rotore che ora gli serve per poter scendere e mettere i pattini al suolo. Quindi effettuando la manovra di richiamta sollevando il comando Collettivo con progressione e decisione, correggendo l'assetto e la direzione con ciclico e pedaliera fino ad assicurare un contatto livellato e dolce con il suolo avrà raggiunto l'obbiettivo di salvare se stesso e la macchina con successo.

Un giorno mentre ero in volo su una distesa verde, su di una enorme prateria a perfita d'occhio forse usata per il pascolo, il mio istruttore mi abbassò d'improvviso il Collettivo per mettermi in una situazione di autorotazione di emergenza. Ormai abituato ai suoi attacchi mi stabilizzo con il giusto assetto e comincio la discesa, ma mi accorgo che sulla mia traiettoria si sarebbe frapposto tra me ed il terreno un bel cespuglio, un piccolo atollo verde nel mezzo di niente. In quel momento ero impegnato a mantenere assetto e coordinazione nella discesa ma il cespuglio mi preoccupava sempre di più in quei secondi interminabili. Riuscii a superarlo per poco e dovetti richiamare in tempo per non impattare contro di esso. Oltretutto avevo un vento laterale che non mi permetteva di fare grandi correzioni per il tempo che avevo a disosizione. Per fortuna non si trattava di una reale situazione di emergenza, ma la lezione per entrambi fu che le casualità più imprevedibili - come trovarsi in autorotazione un unico cespuglio nel mezzo di niente sulla propria strada - possono accadere. Il mio istruttore è sceso per controllare la distanza che separava il rotore anticoppia del JetRanger dal cespuglio che sembrava fosse a meno di tre metri dall'elicottero. Quando è rientrato in cockpit ha esclamato con un sorriso sarcastico: Sometimes Shit Can Happen Man!

L’autorotazione è una manovra vitale e va mantenuta in costante pratica per tutto il tempo in cui si vola, e su qualsiasi elicottero ci si segga. Ogni pilota ha il dovere di sperimentare con costanza questa possibilità in modo da mantenere vivo il livello di abilità che gli consentirà in una eventuale situazione poco fortunata, di poter intervenire con efficienza.

Quando periodicamente mi esercitavo in questa manovra, pensavo sempre alla metafora del paracadutista. La manovra di Flare è certamente la fase cruciale, poiché una cattiva valutazione della distanza dal suolo o della velocità può pregiudicare il successo e la sicurezza di un atterraggio di emergenza; tutto sommato è quasi come aprire il paracadute alla giusta distanza dal suolo, senza rischiare di finirci contro, ma piuttosto riuscire a posare i piedi perfettamente a terra, nei tempi e nei modi giusti.

©Gino D'Ignazio Gizio