Macchina volante a cilindri rotanti
a cura del prof. Massimo Bevilacqua
 Qualcuno ricorda il piccolo aquilone degli anni 70, fatto a forma di aeroplanino con due ali profilate a "S", infilate in un filo di acciaio passante in fusoliera? Sotto l'azione del vento le alette ruotavano vorticosamente e portavano l'aquilone in volo!Vogliamo studiare la fattibilità ( ed eventualmente realizzare ) un modello di macchina volante, basato su questo principio. Di quale principio aerodinamico stiamo parlando ? Del quasi dimenticato effetto Magnus ! 
Come noto dalla letteratura, un cilindro rotante innesca nel flusso aerodinamico un vortice che ha come risultato quello di creare una differenza di velocità tra i lati superiore ed inferiore del cilindro stesso.Questa differenza di velocità crea uno squilibrio di pressioni che, analogamente al profilo alare, genera portanza. L'effetto Magnus é comunque noto a molti: una palla calciata, in virtù della rotazione impressa dal calciatore, 
percorre una traiettoria curva entrando in area ed infilandosi in porta; lo fa per effetto Magnus
( tre quarti dello stadio e Totti forse non lo sanno ma é così ).Questo effetto squisitamente aerodinamico venne usato da Flettner su cilindri verticali, messi in rotazione sul ponte di alcune navi, dotandole così di una propulsione alternativa alle vele. Fattore positivo del cilindro rotante: l'entità della portanza sviluppata pari a un Cp sei o sette volte superiore a quello di un comune profilo. Fattore negativo: l'efficienza aerodinamica molto bassa, che si aggirerà intorno a 3. Il nostro modello avrà quindi delle caratteristiche di volo molto particolari. |
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Nell'aquilone su menzionato lo sviluppo del vortice é affidato a due alette con profilo ad "S"; come possono queste alette generare portanza per effetto Magnus ? Per chiarire le idee e mostrare l'efficacia del sistema, a giovani che questo aquilone non l'hanno visto mai, abbiamo riprodotto il funzionamento del dispositivo. 
 Costruita e posizionata in galleria l'aletta che vedete in figura e nel video; superati i primi problemi connessi agli attriti di sistemi rotanti come questo, abbiamo potuto osservare il sollevamento dell'aletta ed eseguire alcune significative osservazioni sulle velocità.In virtù della rotazione e dell'effetto vorticoso indotto dalla paletta, la velocità del vento sulla parte superiore é maggiore di quella nella parte inferiore. La differenza di velocità determina lo squilibrio di pressioni che é in grado di sollevare la paletta. Da notare come, a causa della simmetria della paletta, il sistema deve essere avviato a mano dall'esterno per potersi mettere e mantenere in rotazione ( come accade anche nell'autogiro ). 
Volgliamo ora sperimentare l'efficacia del cilindro rotante.Per non dedicare un motore alla rotazione dei cilindri e diminuire la complessità del sistema meccanico, vorremmo che la rotazione fosse "autoalimentata" dal vento relativo, ovvero dalla planata del modello o dal suo avanzamento a mezzo elica. Per questo pensiamo di porre sul cilindro delle palettature che lo mettano in rotazione. Ne proveremo diverse fino a trovare quella più efficace... |