Di Luca M. Martulli
Tutti, anche i profani dell’aviazione, sanno che, nelle ali di un aeroplano, “l’aria ha una pressione maggiore sul ventre che sul dorso, e così l’aereo può volare”. Questo è sicuramente vero, ma un numero sorprendentemente basso di persone si chiede di conseguenza: “ma allora perché l’aria non va da sotto a sopra?”. Certo, data la componente longitudinale della velocità dell’aria molto alta, è piuttosto difficile che ciò avvenga nella parte posteriore dell’ala, detta bordo d’uscita, ma sulle estremità laterali?

Effettivamente l’aria che circola su una superficie alare ha una componente di velocità trasversale dovuta proprio al fatto che essa tende a “risalire” dal ventre al dorso. La figura sottostante aiuta a comprendere meglio il fenomeno: immaginando di avere di fronte un’ala rettangolare. Quello che vedremmo (se potessimo vedere i flussi d’aria), sarebbe una velocità trasversale non nulla e diretta verso l’esterno, sul ventre, e verso l’interno, sul dorso. Di conseguenza, vedendo la stessa ala dall’alto, i flussi d’aria non sarebbero paralleli, ma tenderebbero a seguire le linee di flusso indicate nella figura.

Visualizzazione flusso sul dorso e sul ventre.
Visualizzazione flusso sul dorso e sul ventre.

Provate ora a immaginate ora cosa succede a valle dell’ala, nella scia per intenderci. Qui il velivolo è ormai “passato”, ma i suoi effetti rimangono: l’aria è ancora perturbata, e, mancando ora una barriera solida, inizia a roteare attorno al punto in cui, poco prima, c’erano le estremità alari. Si vanno cioè a creare dei vortici, detti vortici di estremità.

Fra i vari effetti di questi vortici c’è un aumento sostanziale della resistenza offerta dall’aria al velivolo. Una maggiore resistenza indica un maggior consumo di energia per mantenere un corpo in volo.

La configurazione winglet è stata studiata attraverso il volo di alcuni animali.
La configurazione winglet è stata studiata attraverso il volo di alcuni animali.

Questo è infatti il motivo per cui molti uccelli hanno una configurazione alare in grado di rompere questi vortici, permettendo un sostanziale risparmio di calorie. Nello  specifico, questi volatili presentano una serie di piume alle estremità delle ali che, piegandosi verso l’alto, ostacolano il passaggio dell’aria dal ventre al dorso, riducendo così l’intensità dei vortici e quindi la resistenza aerodinamica.

Differenze di vorticità nel caso con e senza Winglet.
Differenze di vorticità nel caso con e senza Winglet.

Prendendo spunto da questa soluzione, gli ingegneri aeronautici hanno progettato delle appendici alari con le stesse caratteristiche: le cosiddette winglet, ovvero quelle piccole alette verticali che a volte vedete dagli oblò dei vostri finestrini. Le winglet, fra i vari compiti a cui assurgono, rendono più difficile il passaggio dell’aria da ventre a dorso, riducendo l’intensità dei vortici di estremità. Questi dispositivi hanno consentito un efficace risparmio di carburante consumato, con conseguenti vantaggi economici alle compagnie aree, ma anche una riduzione notevole dell’impatto ambientale dell’aviazione commerciale.

Il progetto di un’aletta di estremità è tuttavia molto complesso e costoso, e non sempre il risparmio di carburante conseguente ne giustifica l’implementazione su un velivolo, specialmente se questo ha già delle ali molto efficienti (come accadde, ad esempio, per il boeing 777).

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