Agli inizi degli anni '50, i jet più nuovi e veloci del mondo continuavano a scontrarsi con un muro invisibile. Acceleravano magnificamente, ma poi, poco prima di raggiungere la velocità del suono, una forte resistenza aerodinamica annullava la potenza dei motori e li fermava di colpo. Caccia nuovissimi che sulla carta sembravano supersonici semplicemente non riuscivano a raggiungere quella velocità.
La soluzione venne da un riservato ingegnere della NACA di nome Richard Whitcomb, e a prima vista sembrava quasi assurda: restringere la fusoliera al centro, in modo che l'aereo avesse una forma a vita stretta, come una bottiglia di Coca-Cola. È una delle idee più importanti – e al tempo stesso più controintuitive – nella storia dell'aviazione.
Chi: Richard T. Whitcomb, NACA Langley
Quando: 1952
L'aspetto: Una fusoliera stretta, a forma di "bottiglia di Coca-Cola" o a "vita di vespa".
Prima dimostrazione: Il Convair F-102 — che non poteva raggiungere la velocità supersonica finché non fu regolato dalle normative di zona
Ricompensa: Whitcomb vinse il Collier Trophy nel 1954.
Il Muro a Mach 1
Quando un aereo si avvicina alla velocità del suono, sulle sue superfici iniziano a formarsi onde d'urto e una brutale resistenza aerodinamica – la resistenza d'onda – aumenta vertiginosamente. Nei primi anni '50 questo fenomeno colse di sorpresa i progettisti. Il Convair YF-102, un elegante intercettore ad ala delta progettato per essere supersonico, si scontrò con questo limite e rimase ostinatamente bloccato al di sotto di Mach 1. Fu un costoso e imbarazzante fallimento.
L'intuizione di Whitcomb
Nel 1952, lavorando al laboratorio Langley della NACA, Whitcomb si rese conto di qualcosa di sottile. L'aria che scorre attorno a un aereo transonico non si preoccupa realmente della fusoliera e delle ali come cose separate, ma risponde ad esse. totale Area della sezione trasversale dell'intera macchina, fetta per fetta lungo la sua lunghezza. Per ridurre la resistenza aerodinamica, quest'area totale dovrebbe espandersi e contrarsi in modo fluido come una goccia perfettamente aerodinamica.
E questo porta alla strana conclusione: dove le ali aggiungono improvvisamente molta superficie, bisogna togliere superficie alla fusoliera per mantenere la curva liscia. Si stringe la parte centrale. Da qui la forma a bottiglia di Coca-Cola.
Questa breve spiegazione illustra il concetto in azione:
La prova F-102
La Convair ricostruì l'F-102 secondo le regole di Whitcomb: una fusoliera più lunga, realizzata con la regola dell'area, caratterizzata dalla tipica forma a "vita di vespa" e da carenature aggiuntive vicino alla coda. Quando il rielaborato YF-102A tornò a Edwards alla fine del 1954, superò Mach 1 durante il volo di prova in quota. La regola dell'area aveva effettivamente aggiunto circa 251 tonnellate di velocità alla stessa cellula. Per questo, Whitcomb ricevette il Collier Trophy del 1954, la massima onorificenza dell'aviazione americana.
Una forma che ha definito un'epoca
Una volta svelato il segreto, la forma a "bottiglia di Coca-Cola" si diffuse nella generazione supersonica: l'F-106, il B-58 Hustler, l'F-11 Tiger e molti altri sfoggiavano con orgoglio la linea affusolata. Lo stile si diffuse persino nel mondo automobilistico, ispirando le curve "a bottiglia di Coca-Cola" delle muscle car degli anni '60. Whitcomb, nel frattempo, continuò a dare all'aviazione altri due contributi: l'ala supercritica e l'aletta.
È una perfetta parabola ingegneristica. La svolta che ha permesso agli aerei di superare finalmente la barriera del suono non è arrivata grazie a una maggiore potenza o a linee più aerodinamiche. È arrivata da un uomo che ha osservato un jet e ha deciso che aveva bisogno di una sezione centrale più stretta, e aveva ragione.
Fonti: NASA History (SP-4219); Air & Space Forces Magazine; Smithsonian Air & Space; Wikipedia (Regola dell'area; Richard Whitcomb).
Domande correlate
Cos'è la regola delle aree nella progettazione aeronautica?
La regola delle aree è un principio di progettazione per ridurre la resistenza aerodinamica a velocità prossime a quella del suono. Essa stabilisce che l'area totale della sezione trasversale di un aeromobile debba variare gradualmente lungo la sua lunghezza, il che spesso significa restringere la fusoliera nel punto di giunzione con le ali, conferendole una forma a "bottiglia di Coca-Cola" o a "vita di vespa".
Perché alcuni aerei a reazione hanno la forma di una bottiglia di Coca-Cola?
La fusoliera stretta, a forma di vita di vespa, deriva dalla regola delle aree transoniche. Restringendo la fusoliera nel punto di attacco delle ali, la sezione trasversale totale dell'aereo varia in modo graduale, riducendo drasticamente la resistenza d'onda che si accumula quando un aereo si avvicina alla velocità del suono.
Chi ha inventato la regola dell'area?
La regola dell'area transonica fu sviluppata da Richard T. Whitcomb presso la NACA Langley nel 1952. La sua intuizione permise agli aerei di superare la barriera del suono con molta più facilità, e per questo gli fu conferito il Collier Trophy nel 1954.
In che modo la regola delle aree ha contribuito a superare la barriera del suono?
Quando un aereo si avvicina a Mach 1, si formano onde d'urto e la resistenza d'onda aumenta vertiginosamente. Rimodellando la fusoliera in modo che l'area della sezione trasversale totale vari gradualmente, la regola delle aree riduce drasticamente tale resistenza. Il Convair F-102, che inizialmente non riusciva a raggiungere la velocità supersonica, ci riuscì solo dopo essere stato riprogettato secondo la regola delle aree.
Qual è stato il primo aereo ad utilizzare la regola delle aree?
Il Convair F-102 Delta Dagger fu la prima dimostrazione pratica. Nella sua configurazione originale non riusciva a superare la barriera del suono; dopo che la sua fusoliera fu rimodellata secondo la regola delle aree con una sezione centrale ristretta, divenne supersonico, confermando la teoria di Whitcomb.
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