Un aereo da caccia si controlla spingendo sull'aria: elevatori, timone e alettoni funzionano deviando il flusso d'aria che li investe. Questo sistema funziona egregiamente finché l'aria non smette di collaborare: a velocità molto basse, o ad angoli di incidenza estremi, il flusso si separa, le superfici diventano molli e un jet convenzionale precipita. La spinta vettoriale è il trucco che permette di mantenere il controllo di un caccia quando le ali non sono più in grado di farlo. Invece di spingere sull'aria, orienta il motore.
Deviando il getto di scarico, l'intero velivolo ruota attorno ad esso, senza bisogno di flusso d'aria. È una delle capacità più spettacolari dell'aviazione moderna e, per ragioni di peso e costi, una delle più rare.
Informazioni rapide
| Che cos'è | Deviare i gas di scarico del motore per sterzare l'aereo, indipendentemente dal flusso d'aria. |
| Due gusti | Ugelli 2D (solo passo, F-22) e ugelli 3D/multi-asse (Su-35, Su-57) |
| Mossa distintiva | Manovre post-stallo: la virata Cobra e la virata Herbst |
| Dimostrato da | L'X-31 e F-18 Manifestanti HARV negli anni '90 |
| Ne vale la pena | Potenziale di spinta a velocità molto basse e angolo di incidenza elevato |
| costi | Peso, calore, complessità e firma infrarossa e radar |
Guidare con il fuoco
Il meccanismo è concettualmente semplice: delle alette mobili nell'ugello di scarico deviano la spinta verso l'alto, verso il basso o, sui motori più avanzati, in quasi tutte le direzioni. Su un bimotore come l'F-22, inclinando entrambi gli ugelli verso l'alto si alza il muso; il jet americano utilizza ugelli rettangolari bidimensionali che si muovono solo in beccheggio, una forma scelta in parte perché gli ugelli piatti sono più facili da nascondere ai radar e da raffreddare per l'infrarosso. I caccia russi come il Su-35 e il Su-57 utilizzano ugelli rotondi tridimensionali che possono ruotare in beccheggio e imbardata simultaneamente, sacrificando la furtività in favore della pura agilità.
Fondamentale è il fatto che il pilota non debba azionare manualmente gli ugelli. Il computer di controllo del volo integra automaticamente la vettorizzazione della spinta nei normali comandi di cloche.
Una spiegazione chiara di come gli ugelli a spinta vettoriale reindirizzano effettivamente i gas di scarico di un motore.
Volando oltre lo stand
Il motivo per cui le forze aeree hanno puntato su questa tecnologia fin dall'inizio era il combattimento aereo. In una lenta e tortuosa manovra di avvicinamento, l'aereo che per primo riesce a puntare il muso verso il nemico ha la meglio. La spinta vettoriale permette al pilota di ruotare bruscamente il muso a velocità in cui un caccia convenzionale perderebbe completamente il controllo del volo: è la fisica alla base del Cobra di Pugachev e della manovra di inversione di rotta Herbst. Un pilota di F-22 ha descritto i vantaggi che questa tecnologia offre in combattimento.
Un Su-35 dimostra le acrobazie aeree post-stallo consentite dai suoi ugelli 3D.
Perché la maggior parte dei jet lo evita
Se è così impressionante, perché la maggior parte dei combattenti, incluso il F-35 — rinunciarvi? Perché il conto è salato. Gli ugelli vettoriali sono pesanti, si surriscaldano moltissimo, aumentano i costi e la manutenzione, e le alette di scarico mobili incrementano la traccia radar e infrarossa di un aereo. D'altro canto, molti strateghi sostengono che il vantaggio tattico si sia ridotto: in un'era di missili oltre la portata visiva e di tiri a corto raggio mirati dal casco, sempre meno combattimenti arrivano allo scontro lento e ravvicinato in cui la vettorializzazione risulta vincente.
Pertanto, la spinta vettoriale rimane uno strumento per specialisti piuttosto che uno strumento universale: spettacolare durante una manifestazione aerea, davvero utile in un combattimento corpo a corpo, e sufficientemente costoso da indurre la maggior parte dei progettisti a concludere che i loro computer e i loro missili possono svolgere il lavoro anche senza di essa.
Un'analisi più approfondita della spinta vettoriale nei caccia che la utilizzano.
Fonti: Smithsonian Air & Space; programma NASA X-31; dati del produttore.
Domande correlate
Che cos'è la vettorizzazione della spinta?
La spinta vettoriale è la capacità di pilotare un aereo deviando il flusso di scarico dei motori anziché affidarsi al flusso d'aria sulle superfici di controllo. Orientando il getto di scarico, l'intero velivolo ruota attorno ad esso, consentendo a un caccia di cambiare direzione anche a velocità molto basse o ad angoli di incidenza estremi, dove i tradizionali elevatori, timoni e alettoni perdono la loro efficacia.
A cosa serve la spinta vettoriale nei caccia?
In combattimento, la spinta vettoriale permette a un pilota di puntare per primo il muso verso un avversario in un lento e tortuoso duello aereo, spesso la differenza tra colpire e mancare il bersaglio. Mantiene un caccia controllabile dopo lo stallo delle ali, consentendo manovre post-stallo spettacolari. Si abbina naturalmente con fly-by-wire comandi di volo, che gestiscono gli assetti estremi resi possibili dalla vettorizzazione.
Qual è la differenza tra la vettorizzazione della spinta 2D e 3D?
Gli ugelli a spinta vettoriale 2D deviano i gas di scarico su un solo piano, ovvero il beccheggio, come sull'F-22 Raptor. Gli ugelli 3D o multiassiali possono anche ruotare lateralmente per l'imbardata, come sui Su-35 e Su-57 russi. Gli ugelli multiassiali consentono le acrobazie aeree più estreme, mentre gli ugelli 2D sono più semplici e possono essere sagomati per contribuire a ridurre la traccia radar e infrarossa di un aereo.
Quali aerei da combattimento sono dotati di spinta vettoriale?
Relativamente pochi caccia di produzione lo utilizzano, perché gli ugelli sono pesanti e costosi. F-22 Raptor Il Su-35 e il Su-57 russi utilizzano ugelli a vettorizzazione di passo bidimensionale, mentre questi ultimi impiegano ugelli multiassiali. È interessante notare che l'F-35, nella sua variante principale, non utilizza la vettorizzazione. La tecnologia è stata collaudata negli anni '90 dagli aerei da ricerca X-31 e F-18 HARV.
Cos'è il Cobra di Pugachev?
Il cobra di Pugachev È una manovra post-stallo in cui un caccia alza rapidamente il muso oltre la verticale mentre continua a muoversi in avanti, per poi riportarlo in volo livellato. Dimostra un'eccezionale autorità del muso a bassa velocità. La spinta vettoriale rende tali manovre post-stallo, insieme all'inversione di Herbst quasi verticale, molto più facili da eseguire e controllare.
Perché non tutti i caccia sono dotati di spinta vettoriale?
Perché i vantaggi hanno un costo elevato. Gli ugelli vettoriali sono pesanti, meccanicamente complessi e costosi, e si surriscaldano, il che comporta problemi di manutenzione e di rilevamento della firma infrarossa. Molti progetti moderni, incluso l'F-35, ritengono che l'aerodinamica avanzata, i sensori e i missili offrano un valore operativo maggiore rispetto al peso aggiuntivo degli ugelli mobili.
Cos'è la manovra di Herbst?
La manovra di Herbst è una rapida inversione di direzione quasi verticale, eseguita in fase di post-stallo, quando le ali non forniscono più la normale portanza. È praticabile solo con la spinta vettoriale, che permette al pilota di ruotare il muso a velocità in cui un caccia convenzionale interromperebbe completamente il volo controllato.
La spinta vettoriale rende un caccia più efficace in un combattimento aereo ravvicinato?
Consente al pilota di puntare le armi a velocità molto basse o con un elevato angolo di attacco, situazioni in cui un jet convenzionale andrebbe in stallo e perderebbe il controllo. Tuttavia, i moderni missili e sensori a lungo raggio implicano che molti vantaggi nel combattimento ravvicinato siano situazionali, motivo per cui i progettisti valutano l'agilità del controllo vettoriale rispetto al suo peso, costo e complessità prima di implementarlo.
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