Il Macchi MC-72 – Come si costruisce un record

Il giorno 23 ottobre 1934, sul lago di Garda, il maresciallo pilota Francesco Agello in volo con il macchi MC-72 compì 4 tornate del lago con velocità di punta di 711.46 km/h e velocità omologata nella prova di 709.21 km/h.

Questo, dal 1934 al 1939 (anche se l’aereo e lo stesso pilota già detenevano il record assoluto dal 1933), è il record assoluto di velocità per aeromobili. Ancora oggi, è il record per gli idrovolanti con motori a pistoni (con l’avvento del motore a getto, le velocità sono diventate ancora più alte, un idrovolante a getto può superare la velocità del suono!).

Per confronto, il record FAI (federation aeronautique internationale) del 1935 ottenuto dal Hughes H1 Racer, era di 567.12 km/h, senza i due ingombranti scarponi del macchi.

Un video dell’epoca

Una nota generale

Questo aereo era stato costruito con in mente la coppa Schneider, a cui non ha potuto partecipare per problemi insorti in fase di collaudo. La partecipazione a questa coppa serviva come vetrina della classe dirigente fascista sull’alta qualità della produzione industriale italiana.

La coppa Schneider è stata una competizione di idrovolanti di velocità pura su pista triangolare. La vittoria veniva data all’aereo più veloce, e l’aeroclub che avesse vinto tre coppe consecutive avrebbe vinto il trofeo. Il Macchi doveva essere costruito per la gara del 1931, che si sarebbe rivelata decisiva in quanto gli inglesi avevano già vinto le precedenti due edizioni.

Ma, per problemi di finanziamento o, come nel caso italiano, di carattere tecnico, si presentarono solo gli inglesi rendendo la vittoria una formalità. Quindi, il comando del Reparto Alta Velocità della Regia Aeronautica decise di continuare il progetto per poter siglare un record, che arrivò prima nel 1933, seguito da quello ancora imbattuto del 1934.

Come si arriva a un record del genere? (tralasciando gli attributi del pilota)

Analizziamo i risultati ingegneristici che hanno portato a questo record.

Il motore

Chiamato Fiat AS 6, in realtà non era altro che due precedenti motori aeronautici, i Fiat AS 5, messi “in tandem” come si dice in gergo, cioè due motori da 12 cilindri a V messi uno dietro all’altro, con due alberi di trasmissione, che servivano ognuno per poter far girare una delle due eliche. Il motore, per dare un’idea della sua grandezza e ingombro, occupa tutta la fusoliera fino a più o meno il cupolino.

Sappiamo che questo motore era un V24 formato dall’unione di di due V12, perché, come dicono gli inglesi, “There’s no replacement for displacement”, non c’è rimpiazzo per la cilindrata. I requisiti della produzione erano di raggiungere 2300CV (da poter alzare a 2800CV). Visto che il motore AS 5 della Fiat raggiungevano 1000 CV, è stato scelto di unirli e di modificarli, per raggiungere la potenza richiesta. Questo piccolo motore raggiunge la ragguardevole cifra di 50l di cilindrata (considerate che la maggior parte delle auto vendute in Italia non superano i 2l).

Bisogna ricordare che i motori aeronautici hanno un maggior bisogno di potenza, e per aumentare la potenza, si può agire in due modi (molto semplicisticamente), aumentare l’aria nel motore o aumentare la quantità di combustibile. In questo caso si parte da 50 l di cilindrata del motore, quindi, si è deciso di aumentare la quantità di miscela aria-combustibile con un compressore centrifugo, che viene fatto girare dal motore per spingere più miscela nel motore.

Raffreddamento

Come si può immaginare, questo aereo tendeva a scaldare parecchio. Difatti, il motivo per cui è stato scelto questo tipo di motore era la ridotta sezione frontale, che però genera un altro problema. Vista la ridotta sezione frontale, un radiatore o simile sul davanti sarebbe stato inutile, oltretutto, un solo radiatore (un po’ come nel caso della bugatti Veyron e Chiron) sarebbe probabilmente servito a relativamente poco. Si decise quindi di coprire la maggior parte dell’aereo di tubi di rame che facessero da scambiatore di calore (insomma, questo aereo non era altro che un motore e radiatore a cui erano attaccati due scarponi e due ali). Infatti, si può notare in molte parti del mezzo la presenza di questi tubi. I radiatori coprivano tutta la parte anteriore delle ali, tutta la parte superiore degli scarponi e una quantità non ben precisata della fusoliera non occupata dal motore.

Il materiale

Questo aereo non era costituito solo da leghe di alluminio come siamo abituati a vedere ora, ma aveva una considerevole quantità di legno come materiale strutturale. Non bisogna dimenticare che il legno è un ottimo materiale strutturale quando la leggerezza è molto importante, anche se ha una certa serie di difetti, due in particolare: l’igroscopicità e il fatto che le sue proprietà non sono facilmente riproducibili.

L’igroscopicità è la sensibilità all’acqua e all’umidità, più in generale, che avrete, sicuramente, sperimentato se avete una porta di legno che conduce nel vostro bagno. Dopo la doccia, la porta striscia per terra perché si è “gonfiata”. Questo problema, in genere, si tratta senza troppa difficoltà con vernici che proteggano il legno.

L’altro problema è un po’ peggiore.

Quando si prende un pezzo di legno per delle applicazioni strutturali, bisogna controllare per la presenza di nodi o altre imperfezioni del legno, per evitare un ridotto contenuto di fibre in una certa direzione. Questo problema si risolve o con il controllo di ogni pezzo di legno utilizzato oppure usando pannelli di compensato, perché, essendo pannelli con orientamento diverso incollati tra loro, che aumentano la quantità media di fibre nelle varie direzioni.

La lega di alluminio utilizzata era il cosiddetto “durallumino”, nota anche come lega 2024, una delle più utilizzate ancora oggi nella produzione aerospaziale, tanto che le leghe di serie 2000 vengono dette “avional” (avion= aereo (fr), al=simbolo chimico dell’alluminio). Questa lega è una lega con principale alligante Rame, quindi l’elemento con maggior concentrazione dopo l’alluminio è il rame, seguito da altri elementi di lega riconoscibili dagli ultimi due numeri (la serie, 20XX, indica che è una lega alluminio-rame), gli altri due numeri, il 24, indica la presenza di magnesio e manganese.

L’aerodinamica

Il Macchi ha un’aerodinamica abbastanza diversa da quella a cui siamo abituati oggi. Prima di tutto, si può notare come le ali siano spesse. Questo è un problema alle alte velocità, quando ci si avvicina alla velocità del suono. I profili alari che si usano adesso (chiamati “supercritici”)  per alte velocità subsoniche sono simili di forma, ma sono molto più sottili, oltre a non avere più quella forma ellissoidale in pianta.

Come già detto, era stato scelto un motore con una piccola sezione frontale, in aerodinamica infatti è molto più importante una ridotta sezione frontale rispetto a una ridotta lunghezza. Oltretutto, si nota un marcato miglioramento in termini di aerodinamica, con linee molto più pulite e un ridotto numero di tiranti rispetto ai precedenti idrocorsa.

Le eliche

Le eliche controrotanti sono state un’idea piuttosto geniale da applicare in questo caso. Non un’idea così nuova, in quanto il Regno Unito approvò il brevetto nel 1907. Anche se, in realtà, venne usato più sul finire della guerra e, adesso, viene utilizzato su alcuni turboelica russi.

I maggiori pregi delle eliche controrotanti sono che non c’è coppia parassita data dal motore, e che la scia a valle delle due eliche risulta molto meno turbolenta. La coppia parassita in un monoelica esiste perché il motore ruota in una direzione, mentre l’elica ruota nell’altra direzione.

Un pezzo di metallo di svariati chili che ruota genera una coppia. A terra è un problema non così grave, ma diventa un problema in volo nonché in fase di rullaggio e decollo dall’acqua, perché si ha l’effetto di un giroscopio, in cui il movimento dell’elica fa tendere a rollare (rotazione attorno all’asse di simmetria che collega il muso alla coda dell’aereo) nella direzione opposta l’aereo, che non è esattamente l’ideale. Aggiungendo l’altra elica, questo si annulla, perché le due eliche ruotano nel senso opposto e alla stessa velocità.

La scia si riduce per lo stesso motivo.

Quando si ha una sola elica una parte dell’aria riceve una spinta tangenziale al disco dell’elica. Infatti, l’elica crea un campo di velocità rotazionale nell’aria. Vista però la presenza della seconda elica, che come detto prima gira alla stessa velocità ma in senso opposto, i due campi d’aria rotante si annullano e rendono l’aria a valle meno turbolenta, difatti, è dimostrata un aumento di efficienza tra il 6 e il 16%. Inoltre, la presenza di due eliche rende possibile una diminuzione dell’area del disco dell’elica, che a sua volta scongiura fenomeni di compressibilità che si possano verificare alle punte delle pale.

Ma come in ogni cosa così positiva e bella, c’è il secondo principio della termodinamica per riportarci con i piedi per terra.

L’installazione di questa soluzione richiede un notevole aumento di complessità. Ricordate che in aeronautica aumento di complessità significa aumento di peso e necessità di ridondanze per poter tornare a casa.

(Anche se questo non era particolarmente importante per gli idrocorsa degli anni ’30, non esattamente noti per la loro sicurezza)

Il problema maggiore, però, è sempre l’aumento di peso e complessità, che però in questo caso era visto come accettabile per migliori prestazioni.

Infatti, mentre gli inglesi dai loro motori della coppa schneider hanno sviluppato i Rolls Royce Merlin e Griffon, in Italia il motore Fiat AS 6 venne abbandonato per la sua complessità. Altro problema facilmente soprassedibile, se non si deve volare in zone abitate o in scenari di guerra, è il sensibile aumento di rumore che provoca la coppia di eliche controrotanti, per i due flussi d’aria che si incrociano.

Per chi volesse approfondire, consiglio la visione di questi due video

Fonti

http://www.aeronautica.difesa.it/mezzi/mstorici/Pagine/MACCHI-MC72.aspx

http://www.aviastar.org/air/italy/aermacchi_mc-72.php

https://www.youtube.com/watch?v=gLRLhZJsCh4

http://www.aeronautica.difesa.it/storia/museostorico/Pagine/MacchiMC72.aspx