Il fattore di carico

Si sente spesso parlare delle accelerazioni in numero di “g” quando si parla di alte prestazioni. In breve, questo modo di classificare è molto utile per il dimensionamento delle strutture. Tecnicamente, il fattore davanti alla “g” viene chiamato fattore di carico.

Il fattore di carico

Nel mondo aeronautico, esiste un fattore di dimensionamento da utilizzare per dimensionare le strutture. Questo fattore è il fattore di carico, spesso indicato con N.

L’utilità di questo fattore sta nella sua definizione: è l’accelerazione che subisce il corpo divisa per l’accelerazione di gravità.

Questo fattore è importantissimo in tutta una serie di stadi della progettazione e dell’uso dell’aereo. Infatti, il fattore di carico è previsto per ogni tipo di aereo dalle normative. Un aereo civile o un piccolo aereo avranno un fattore di carico massimo basso, attorno a 3/3.5. Un aereo militare o un aereo acrobatico possono avere i fattori di carico massimi attorno a 9 o 10.

Curiosità: nei droni la situazione è particolar, e chi li progetta può sbizzarrirsi con il massimo fattore di carico delle strutture, visto che il pilota sarà distante.

Il fattore di carico massimo dev’essere un fattore di carico raggiungibile senza che l’aereo abbia danni.

Quindi, di solito il fattore di carico massimo per le strutture è 1,5 volte più grande di quello richiesto in normativa. Il fattore di carico, a sua volta, permette di creare un grafico molto importante: il diagramma di manovra. Questo diagramma serve durante il volo. Infatti, indica quali sono le velocità e i fattori di carico ammissibili durante il volo. Inoltre, presenta a quali velocità vi saranno danni all’aereo e a quali velocità danni catastrofici (quali la distruzione in volo).

Gli esseri umani e il fattore di carico

Ovviamente, il concetto di fattore di carico può essere utilizzato non solo per le strutture ma anche per le altre cose solidali all’aereo, soprattutto se delicate, come i piloti e passeggeri. Infatti, vi sono dei limiti biomeccanici che le persone non possono superare.

Il carico che un essere umano può sopportare è dipendente da tanti fattori, tra cui i sistemi di sicurezza e il livello di forma fisica. Per questo motivo, un aereo di linea sarà distante dai limiti umani (i fattori di carico massimi sono di solito attorno a 3). Questo perché una persona anziana o non in forma come un pilota di caccia deve poter prendere l’aereo in sicurezza.

Gli aerei acrobatici o i caccia di solito hanno la possibilità di resisitere a fattori di carico ben più elevati. Di solito queste persone sono ben addestrate e in ottima forma. Inoltre, hanno le cosiddette tute anti-g che permettono di sopportare anche fattori di carico fino a 11.

Però, non è detto servano le tute anti-g. Infatti, queste tute sono parecchio ingombranti, e in certi casi (quali la squadriglia aerobatica “Blue Angels” della Marina degli Stati Uniti) attraverso determinati esercizi di respirazione e contrazione di muscoli ovviare si può ovviare alla mancanza di queste tute.

In generale, però, senza di esse si rischia di andare in blackout. Vi sono due possibili tipi di blackout a seconda delle caratteristiche delle forze g.

Se le forze g sono positive, il sangue viene spostato verso le estremità in basso, andando in greyout, i soggetti sperimentano appannamento della visione periferica (visione grigia per l’appunto), in seguito a una riduzione dell’apporto di sangue al cervello.

In caso di forze g negative, si ha il redout: secondo la teoria attuale l’arrossamento della vista non è dato da un aumento dell’apporto di sangue all’occhio, ma dalla palpebra inferiore che, carica di sangue, entra nel campo visivo. Infatti, visto che la forza g è negativa, essa tende quasi a fluttuare verso l’alto e a invadere il campo visivo.

Fonti

Pamadi, B. N. (2004). Performance, stability, dynamics, and control of airplanes. Aiaa.

DeHart, R. L., & Davis, J. R. (Eds.). (2002). Fundamentals of aerospace medicine. Lippincott Williams & Wilkins.