Introduzione
vi
INTRODUZIONE
Il problema delle configurazioni portanti con minima resistenza indotta fu posto e risolto da
Prandtl circa 70 anni fa. Egli mostrò che, a parità di portanza ed apertura alare, il sistema con resistenza
indotta minima è costituito da due ali parallele, collegate alle loro estremità da due paratie verticali ed in
cui si verificano le ulteriori condizioni: (i) la portanza è uguale sulle due ali, (ii) su ogni singola paratia la
portanza è nulla e la distribuzione di circuitazione è del tipo a farfalla.
Il risultato di Prandtl, pubblicato in tedesco prima nel 1920 e, su Report NACA, nel 1924, non
produsse alcuna influenza sullo sviluppo dell’aviazione. Infatti, se pure tale risultato non fosse ignorato,
veniva osservato che la resistenza totale di un velivolo era composta di termini aggiuntivi; fra questi, la
parte principale era costituita dalla resistenza di travi e cavi di collegamento delle due ali dei biplani
dell’epoca. Negli anni 20, con lo svilupparsi della metallurgia dell’Acciaio prima e delle leghe di
Alluminio poi, si rese possibile la costruzione di ali metalliche a cassone, con la possibilità di ottenere
elevate rigidezze flessionali e torsionali e di alloggiare il combustibile al loro interno. Da allora e fino a
tutt’oggi l’architettura delle ali tradizionali si è sviluppata con l’introduzione di materiali di caratteristiche
sempre più elevate a fatica, con la introduzione delle ali a freccia al crescere della velocità di volo, con il
raffinamento dei metodi e dei mezzi di calcolo e con l’introduzione di controlli aerodinamici. Il
consolidarsi della tipologia dei velivoli è stato accompagnato da una crescente attività e relativi elevati
investimenti per la certificazione dei velivoli stessi, sia militari che civili.
Nel lavoro di Prandtl appaiono i risultati finali, le ipotesi e l’indicazione che tali risultati sono stati
ottenuti con metodi approssimati. Nella presente Tesi di Dottorato sono stati condotti in forma esatta i
calcoli della resistenza indotta di un sistema portante a box e viene dimostrato che (i) la forma più
generale di distribuzione di circuitazione sulle ali è costituita da una parte costante e da una ellittica, (ii)
sulle paratie verticali la distribuzione di ottimo è stata determinata nel sottoinsieme delle soluzioni
polinomiali del terzo ordine e risulta lineare, come indicato da Prandtl; (iii) è stato determinato il rapporto
fra distribuzione costante ed ellittica in funzione della distanza verticale fra le due ali (adimensionalizzata
con l’apertura alare). In questo modo è stata individuata una via pratica verso il progetto del sistema
portante di un velivolo effettivo.
Introduzione
vii
L’idea che tale sistema portante possa essere applicato ad un velivolo è supportata dal grande
sviluppo delle strutture e dei materiali aeronautici, che renderebbero possibile un progetto strutturale del
sistema portante. L’applicazione più ragionevole dei concetti di cui sopra è sembrata quella dei velivoli di
grandi dimensioni, ovvero quelli indicati con la sigla NLA (New Large Aircraft), cioè velivoli di capacità
superiore al Boeing 747-400, il più grande velivolo da trasporto passeggeri attualmente in servizio.
I velivoli NLA non possono essere ottenuti con un semplice ingrandimento di scala dei velivoli
tradizionali, in quanto le dimensioni di un velivolo convenzionale con capacità superiore a 600 posti
sarebbero già incompatibili con gli aeroporti attuali; inoltre i piani di coda orizzontali hanno superficie
percentualmente molto maggiore, rispetto alla superficie alare, dei velivoli fino alla classe del Boeing 747-
400 per problemi di stabilità di volo ed i fenomeni di flutter di ali con apertura di 80 metri ed oltre sono
difficilmente controllabili anche con incrementi consistenti del peso strutturale.
Considerando una configurazione a biplano come quella proposta in questa Tesi, risulta un
considerevole aumento di efficienza aerodinamica a parità di apertura alare; contemporaneamente, per non
aumentare significativamente la superficie alare totale rispetto alla configurazione tradizionale, le corde
delle due ali in questione risultano minori delle ali tradizionali e le rispettive rigidezze lo sono
corrispondentemente: il problema può diventare quindi di natura strutturale. Nel velivolo proposto in
questo lavoro, il progettista ha a disposizione la possibilità di diminuire l’apertura alare a parità di
efficienza aerodinamica con un velivolo tradizionale, oppure, sempre rientrando nelle massime dimensioni
ammissibili dagli attuali aeroporti, di aumentare l’efficienza aumentando il più possibile l’apertura alare.
Si tratta quindi di poter progettare una famiglia di velivoli di dimensioni anche molto grandi e tuttavia
ancora in grado di decollare ed atterrare dagli aeroporti esistenti. Per tale configurazione, il numero dei
ponti passeggeri cresce in altezza, in modo che la fusoliera diventi in grado di collegare rigidamente le due
coppie di ali, una superiormente e l’altra inferiormente, onde evitare il flutter. Per i fenomeni aeroelastici
statici, le paratie fra le due ali consentono di collegare l’ala a freccia positiva, molto stabile a divergenza,
con quella a freccia negativa, instabile a bassa velocità; viceversa, la bassa velocità di inversione dei
comandi per le ali a freccia positiva è compensata dalla elevata stabilità delle ali a freccia negativa. Nel
lavoro viene mostrato che le ali sono entrambe portanti in ogni condizione di volo ed il velivolo è stabile; i
sistemi di ipersostentazione consentono di soddisfare i requisiti sulla lunghezza della pista e sulla velocità
di avvicinamento; le ali sembrano globalmente meno pesanti di quelle tradizionali, in modo che i risultati
del lavoro indicano che la configurazione proposta per un velivolo da 600 posti è attraente per uno
sviluppo futuro verso un progetto preliminare della macchina.
Per motivi di migliore facilità espositiva dei contenuti, la Tesi inizia dalla individuazione delle
specifiche di un velivolo da 600 posti, in modo che gli aspetti preliminari di aerodinamica del biplano
risultino collocati insieme agli aspetti numerici del progetto aerodinamico del sistema portante; con
l’ottica dello sviluppo di un velivolo da 600 posti con configurazione biplana si svolge poi tutta la tesi.
Capitolo 1 Il problema dei velivoli di grandi dimensioni
1
CAPITOLO 1
IL PROBLEMA DEI VELIVOLI DI GRANDI DIMENSIONI
Nei primi anni ’90 le compagnie di trasporto aereo erano in bilancio deficitario, con perdite
nette che eguagliavano i profitti dei precedenti 40 anni; dal 1994 gli utili delle compagnie sono
nuovamente in attivo e con essi sono in crescita anche gli ordini per nuovi velivoli [1]. Le previsioni
delle compagnie di trasporto aereo e dei costruttori di velivoli commerciali indicano che, a partire
dall’inizio del prossimo secolo, i più grandi velivoli da trasporto attualmente esistenti (Boeing 747-400
e Airbus A340) saranno troppo piccoli per poter soddisfare agevolmente alla crescente domanda di
trasporto aereo. In particolare, uno studio effettuato dalla British Airways nel 1993 [2] indicava una
crescita media mondiale variabile fra il 6 e l’8%/anno, con un tempo di raddoppio del traffico inferiore
a 20 anni (figura 1).
Figura 1. Previsioni sulla crescita media mondiale del traffico aereo (tratta da [2]).
Ipotizzando un aumento medio del 5% annuo nei prossimi 20 anni, i costruttori prevedono una
domanda di circa 16000 nuovi velivoli, per un valore complessivo di circa 1 trilione di dollari, come
indicato in figura 2, da fonte Boeing; le aree in cui è prevista una crescita maggiore della media sono
quelle del sud-est asiatico e del Pacifico. In uno siffatto scenario, la situazione degli aeroporti e delle
aerovie impone grossi vincoli sulle modalità con le quali le compagnie potranno soddisfare ad una tale
Capitolo 1 Il problema dei velivoli di grandi dimensioni
2
crescente domanda di trasporto aereo. La saturazione delle aerovie, le difficoltà di espansione delle
aree aeroportuali, insieme alla esigenza di diminuzione dei costi, hanno prodotto una crescente
attenzione verso velivoli di grandi dimensioni, cioè con capacità di carico superiori al Boeing 747-400
(400-450 posti), con un mercato potenziale di circa 900 velivoli. Il mercato dei velivoli di grandi
dimensioni è, fino ad oggi, appannaggio esclusivo di Boeing che agisce in un regime di sostanziale
monopolio. Il maggiore concorrente di Boeing, Airbus Industrie, è dunque fortemente motivato ad
entrare nel mercato dei velivoli di grandi dimensioni con un prodotto competitivo.
Figura 2. Numero di velivoli previsti per i prossimi venti anni, secondo Boeing.
Le maggiori aziende aeronautiche (Boeing, Douglas e Consorzio Airbus) hanno studiato la
fattibilità di velivoli commerciali di grandi dimensioni, con capacità variabile dai 500 ai 600 posti,
destinati a sostituire gli attuali Boeing 747-400 sulle lunghe e medie percorrenze. Tali velivoli,
sebbene ancora in fase di progetto preliminare, sono tutti caratterizzati da una configurazione
tradizionale, suggerita soprattutto dalla “confidenza” posseduta dai costruttori riguardo al progetto di
tale architettura. I progetti studiati dai vari costruttori sono l’MD12 di McDonnell-Douglas, le versioni
allungate del 747-400 (rispettivamente 747-500 e -600), e l’A3XX di Airbus. Come è noto,
McDonnell-Douglas ha dovuto cancellare il programma per motivi finanziari e si è in seguito fusa con
Boeing; quest’ultima ha deciso comunque di abbandonare definitivamente il progetto di un velivolo di
grandi dimensioni a causa degli eccessivi costi di ricerca e sviluppo, stimati in circa 10 bilioni di
dollari. L’unico velivolo attualmente in fase di sviluppo rimane l’Airbus A3XX, figura 3.
I progetti finora proposti evidenziano grossi limiti nella realizzazione e nell’utilizzo di velivoli
di cosí grandi capacitá. Innanzi tutto le dimensioni dei nuovi velivoli, e soprattutto l’apertura alare,
sono ai limiti delle dimensioni massime consentite dalla maggior parte degli aeroporti internazionali
Capitolo 1 Il problema dei velivoli di grandi dimensioni
3
attualmente esistenti (e che difficilmente potranno essere ampliati nell’immediato futuro) impedendo
così lo sviluppo di famiglie di velivoli con capacità ancora maggiori. Aperture alari di circa 80 m
(come ipotizzato per l’A3XX) sono caratterizzate da condizioni di stress di notevole entità, con la
conseguenza di dover ricorrere a sofisticati sistemi di controllo attivo per l’alleviamento dei carichi;
tali sistemi, presumibilmente, saranno fondamentali per la soluzione degli inevitabili problemi
aeroelastici, sia statici che dinamici. Le richieste del mercato sono molto stringenti dal punto di vista
delle prestazioni e della manutenzione, richiedendo una elevata efficienza aerodinamica e bassi costi di
manutenzione. Al quadro sopra delineato va aggiunto che le future normative sul rumore potrebbero
essere così stringenti da rendere del tutto irrealizzabili velivoli di tali dimensioni e pesi. Per quanto
detto, la realizzazione di un velivolo di grandi dimensioni di configurazione tradizionale appare
sicuramente problematica. Una conferma di tale previsione viene dall’enorme sforzo in termini
economici e di risorse umane che Airbus sta effettuando per lo sviluppo del suo velivolo.
Figura 3. Immagine pittorica dell’Airbus A3XX.
1.1. REQUISITI PER UN NUOVO VELIVOLO DI GRANDI DIMENSIONI
Come già accennato, le maggiori compagnie aeree sono sempre piú interessate a velivoli di
grandi dimensioni, soprattutto per le rotte intercontinentali (Asia e Pacifico), l’aumento della capienza
dei velivoli è considerato come l’unica possibilità per rimanere competitive sul mercato internazionale.
Nel 1991 British Airways è giunta alla conclusione che, per continuare ad essere competitiva sulle
rotte intercontinentali, la propria flotta doveva includere velivoli con capacità superiore al Boeing 747-
400 [2]. Sulla base di tale conclusione la stessa compagnia ha costituito un gruppo di specialisti,
provenienti da vari dipartimenti (engineering, flight operation, marketing, valutazione economica e
Capitolo 1 Il problema dei velivoli di grandi dimensioni
4
strategia aziendale), con lo scopo di definire i requisiti del nuovo velivolo (nel seguito NLA, New
Large Airplane). Il gruppo NLA della British Airways ha individuato alcuni requisiti fondamentali,
che possono essere sintetizzati come segue.
- Requisiti commerciali:
a) Passeggeri.
I passeggeri devono poter disporre di maggiore spazio e comfort, con una elevata scelta delle
attività a bordo. I tempi di imbarco-sbarco dei passeggeri dovranno essere inferiori del 10-12%
rispetto ai tempi medi attuali (circa 120 minuti). I singoli ponti devono essere rapidamente
riconfigurabili, per avere la possibilità di un utilizzo differenziato degli aeromobili.
b) Infrastrutture.
Il velivolo NLA deve poter operare dagli aeroporti attuali. Le piazzole di manovra a terra, le vie di
rullaggio e le lunghezze delle piste, non devono quindi differire da quelle attualmente esistenti.
- Requisiti economici:
Il requisito di competitività implica una riduzione del 20% dei costi operativi diretti rispetto al 747; ciò
potrà essere ottenuto attraverso una riduzione del consumo di combustibile per passeggero per Km, un
aumento della vita operativa, minori costi unitari per acquisto e manutenzione.
- Requisiti operativi:
Assumendo la rotta Singapore-Londra come riferimento, il NLA dovrà volare con l’85% di regolarità
trasportando il numero massimo di passeggeri con i loro bagagli e con almeno 10 ton di cargo.
La missione tipo suddetta dovrà essere effettuata ad una velocità di crociera pari a 0.855 Mach, ossia
lo stesso del 747-400. Sono previsti due posti di pilotaggio, con un terzo pilota intercambiabile; ciò
comporta la necessità di un locale per il riposo dei piloti posto vicino alla cabina di pilotaggio. La
distanza di separazione per turbolenza fra due velivoli successivi deve mantenersi sui valori attuali. È
prevista la navigazione con l’ausilio del satellite.
- Requisiti di impatto ambientale:
I requisiti riguardano essenzialmente i livelli del rumore e l’inquinamento atmosferico. Le attuali
normative sul rumore sono fra le più stringenti per il futuro NLA. La Rolls-Royce ha effettuato studi
parametrici su motori con spinte al decollo comprese fra 70000 e 120000 lb, per velivoli con peso
massimo al decollo compreso fra 1 e 1.5 milioni di libbre. Da questi studi emerge la difficoltá a
soddisfare le attuali norme FAR 36-stage 3 sul rumore, a causa della soglia limite fissata per velivoli
di peso superiore a 1 milione di libbre, come risulta dalla figura 4 [3]. Nella stessa figura, a titolo di
esempio, sono riportati i livelli sonori previsti per due velivoli di grandi dimensioni: il velivolo 1, con
peso di 1.4 milioni di libbre e propulso da 4 motori da 95000 lb (di futura generazione), ed il velivolo
2, con peso di 1 milione di libbre e con 4 motori da 70000 lb della attuale generazione. Dalla figura si
può notare come la condizione più critica sia l’atterraggio e come la condizione di soglia imposta sul
livello di rumore sia fortemente penalizzante. Nella stessa condizione di atterraggio, la diminuzione di
3 dB della soglia di rumore, oggi allo studio, renderebbe non certificabili entrambi i velivoli. Questo
Capitolo 1 Il problema dei velivoli di grandi dimensioni
5
esempio mette in evidenza la necessità di progettare un velivolo NLA che abbia, in particolare, una
elevata efficienza aerodinamica nelle fasi di decollo ed atterraggio. Un modo per ridurre il rumore e le
emissioni inquinanti al decollo è quello di aumentare il rapporto di diluizione dei motori; se da un lato
ciò riduce i consumi specifici, dall’altro comporta però un aumento del peso e della resistenza
aerodinamica e, inoltre, delle emissioni inquinanti in crociera ad alta quota (figura 5 da [3]).
Figura 4. Rumore: normativa FAR 36-stage 3 e suo impatto sul NLA (tratta da [3]).
Capitolo 1 Il problema dei velivoli di grandi dimensioni
6
Figura 5. Effetti dell’aumento del rapporto di diluizione del motore (tratta da [3]).
1.2. PROBLEMI RELATIVI ALLA INTRODUZIONE DEL NLA
Il più grande velivolo oggi in esercizio, l’Antonov An225, ha un peso massimo al decollo
(MTOW) di 600 ton, con apertura alare di 88 m e lunghezza totale di 84 m; si tratta di un velivolo per
il trasporto pesante e, quindi, con requisiti diversi da un velivolo commerciale. Il MTOW del Boeing
747-400 è di 395 ton, con apertura alare di 65 m e lunghezza totale di 71 m. Per NLA si intende un
velivolo intermedio fra i due precedenti, con propulsione a getto, progettato sulla base dei requisiti
delle compagnie aeree per il volo su una specifica rete di collegamento. La introduzione del NLA pone
molti problemi che, almeno a questo stadio, possono essere classificati nei punti seguenti:
- limitazioni delle strutture aeroportuali e problemi di manovrabilità al suolo in relazione all’imbarco-
sbarco di passeggeri e merci;
- progettazione e costruzione;
- certificazione e sicurezza.
1.2.1. Limitazioni delle strutture aeroportuali
Le dimensioni del NLA che sono generalmente ritenute compatibili con i possibili piani di
sviluppo dei maggiori aeroporti del mondo e tali da soddisfare requisiti di taxiing, parcheggio, tempi
di imbarco-sbarco, raggi di sterzata, etc., sono 80x80 m. Questo requisito dimensionale costituisce il
limite superiore per i velivoli della classe NLA. Tale requisito limita, di fatto, la possibilità di costruire
velivoli di grandi dimensioni semplicemente allungando i velivoli attuali. Un’altra limitazione
significativa riguarda l’altezza del piano di coda verticale, per problemi di accessibilità agli hangar
attuali e per le difficoltà nelle operazioni di manutenzione. Importanti sono anche le limitazioni
relative ai carichi specifici imponibili alle piste, che determinano un numero minimo di ruote per il
carrello principale e quello anteriore, e quelle relative alla gestione a terra dei passeggeri, dei bagagli, i
servizi di dogana, etc.
Capitolo 1 Il problema dei velivoli di grandi dimensioni
7
1.2.2. Progettazione e costruzione
I problemi relativi alla progettazione e costruzione di un velivolo di grandi dimensioni sono
legati alle sue dimensioni ed alla configurazione scelta. La lunghezza della fusoliera del NLA dipende
dal numero di passeggeri e dalla forma della sezione trasversale; la figura 6 illustra tipiche sezioni di
fusoliera studiate per un velivolo da 600 posti [4]. In pratica sembra che l’unica sezione trasversale
effettivamente realizzabile dal punto di vista strutturale sia quella ellittica, del tipo indicato nella figura
6. Tale sezione trasversale permette di ottenere un fusoliera sufficientemente compatta e con un peso
strutturale accettabile; per tale motivo è stata scelta per l’Airbus A3XX. La sezione circolare invece
non permette di utilizzare appieno volume di cabina, per cui diventa poco efficace nei confronti del
peso globale, aumentando la lunghezza della fusoliera a parità di numero di passeggeri trasportati.
Un altro punto cruciale del nuovo velivolo sono le strutture alari; nel caso di una architettura
convenzionale, subiscono un incremento notevole, come risulta dalla figura 7 [4]; i problemi
aeroelastici, sia statici che dinamici condizionano il progetto. Poichè ([1]) il peso strutturale delle ali
dipende dal peso del velivolo secondo una legge cubica, variazioni di peso del velivolo comportano
notevoli variazioni del peso a vuoto operativo (e quindi del peso massimo al decollo) e riducono così i
possibili vantaggi in termini di costi operativi diretti (DOC). Per ottenere un velivolo competitivo il
rapporto fra peso strutturale e peso massimo al decollo non dovrebbe essere al di sopra del 30%. Come
accennato in precedenza, i problemi maggiori nel progettare le strutture alari sono legati agli effetti
aeroelastici; in pratica, ciò che più influenza il progetto è la rigidezza strutturale di ali con aperture
così elevate. Dato che l’apertura influisce sulle prestazioni e sul peso delle strutture, è necessario
tenere conto degli effetti aeroelastici sin dalle prime fasi del progetto e valutare accuratamente se ali
con allungamento maggiore portino effettivamente ad un miglioramento complessivo delle prestazioni
del velivolo.
Figura 6. Sezioni trasversali di fusoliera per un velivolo di grandi dimensioni (tratto da [4]).
Capitolo 1 Il problema dei velivoli di grandi dimensioni
8
Figura 6 (continua). Lunghezza della fusoliera in funzione della forma della sezione trasversale.
Figura 7. Confronto fra le dimensioni delle ali del NLA e di velivoli attuali (tratto da [4]).
Il piano di coda orizzontale di un velivolo convenzionale di grandi dimensioni avrà una
superficie proporzionalmente maggiore dei velivoli attuali; infatti, a causa del braccio di leva
percentualmente ridotto, la superficie del piano di coda sarà circa il 24 % di quella dell’ala assumendo
un margine di stabilità del 5% [1]; per l’A3XX si ottiene una superficie paragonabile a quella dell’ala
dell’Airbus A320. Ovviamente, con uno stabilizzatore di tali dimensioni, il progetto del sistema di
variazione di incidenza che soddisfi le varie esigenze di trimmaggio diventa una sfida ingegneristica
importante.
Il progetto del carrello d’atterraggio rappresenta un problema non meno importante dei
precedenti, dato che in velivoli di tali dimensioni il suo peso può raggiungere il 5% circa del peso
Capitolo 1 Il problema dei velivoli di grandi dimensioni
9
massimo al decollo, [1]. La configurazione più realistica prevede un carrello principale formato da 4
elementi, due in ala e due in fusoliera, con 6 ruote ciascuno. In tal modo sarebbe possibile limitare il
carico specifico sulla pista ed inoltre consentire margini di crescita al velivolo. Un aspetto importante
del progetto del carrello è la necessità di ridurre l’altezza degli ammortizzatori, contenendo così il
peso. In tal modo, però, anche l’altezza da terra del velivolo viene diminuita e con essa l’angolo di
seduta (si veda anche la figura 8), imponendo soluzioni sofisticate per la configurazione di bassa
velocità.
1.2.3. Certificazione e sicurezza
I nuovi velivoli devono essere costruiti secondo le norme FAR/JAR 25. Ciò si traduce in
precisi requisiti in termini di fattori di carico in manovra, velocità di impatto verticale in atterraggio,
controllo e manovra in rollio, imbardata e beccheggio, riserve di combustibile, etc.. Alcune norme
contenute nel suddetto regolamento possono influire pesantemente nel progetto del nuovo velivolo; un
esempio ([1]) è costituito dal requisito di rotazione a bassa velocità, di un angolo di rollio pari a 60° in
7 secondi; questa è, generalmente, una condizione critica, a causa della scarsa efficacia degli alettoni e
dell’elevato momento di inerzia del velivolo attorno all’asse longitudinale. In generale, anche le
prestazioni legate a beccheggio ed imbardata vincolano notevolmente il progetto del velivolo. La
velocità di impatto in atterraggio vincola il progetto del carrello; tale particolare strutturale necessita di
una notevole attenzione poichè, come già ricordato, il suo peso rappresenta circa il 5% del peso
massimo al decollo. Un aspetto legato sia alla certificazione che alla sicurezza, nonché alla effettiva
operabilità dei velivoli di grandi dimensioni, è quello della separazione fra velivoli di differenti
dimensioni, necessaria a causa dei vortici di scia. L’intensità di questi ultimi dipende da vari fattori; i
principali sono il peso dell’aeroplano, la velocità e la configurazione di bassa velocità con flap estratti.
Attualmente i regolamenti prevedono che la separazione sia di 6 miglia nautiche per un velivolo
leggero che segua un velivolo pesante. Ovviamente i termini leggero e pesante si riferiscono ai velivoli
attualmente in esercizio e, presumibilmente, sarà necessario rivedere i limiti suddetti nel caso del
NLA. Il problema non è trascurabile; infatti un aumento della separazione fra i velivoli ridurrebbe le
frequenze di decollo/atterraggio negli aeroporti, contribuendo a congestionare il traffico aereo nelle
aree terminali e rendendo, in definitiva, i velivoli di grandi dimensioni meno attraenti. Per ridurre
l’intensità dei vortici di scia è necessario un adeguato progetto della configurazione di bassa velocità
con una tipologia di ipersostentazione più efficiente di quelle attualmente presenti sui velivoli da
trasporto.
I problemi relativi alla sicurezza nascono essenzialmente dall’elevato numero di passeggeri e
quindi dai problemi legati all’evacuazione di emergenza. La presenza di due ponti passeggeri e di un
numero elevato di uscite di emergenza impone una attenzione particolare alla disposizione di queste
ultime anche in relazione alla lunghezza ed al posizionamento degli scivoli gonfiabili di emergenza.
La sicurezza gioca anche un ruolo fondamentale nel progetto della struttura della fusoliera, come sarà
Capitolo 1 Il problema dei velivoli di grandi dimensioni
10
descritto nel seguito del presente lavoro. Infatti, la struttura di una fusoliera di così grandi dimensioni
deve essere capace di tollerare danneggiamenti accidentali (impatto con oggetti esterni, come ad
esempio le palette di un motore che esplode e che non sono fermate dalla struttura di contenimento di
un motore) senza per questo giungere al collasso strutturale. In altri termini, è necessario che la
struttura della fusoliera tolleri anche danni di entità elevata (una fessura pari a due baie, sia in senso
circonferenziale che longitudinale, con il corrente centrale o l’ordinata rotti) senza collassare sotto i
carichi previsti dai regolamenti.
1.3. IL VELIVOLO PROPOSTO DA AIRBUS INDUSTRIE: L’A3XX
I requisiti di progetto che Airbus ha derivato per l’A3XX sono riportati in tabella 1 [1]; come
si può notare, si tratta in realtà di una famiglia di velivoli, il cui limite superiore è costituito
dall’A3XX-300. Il trittico preliminare del velivolo è illustrato in figura 8, relativamente alla versione
aggiornata al 1996; la versione aggiornata (1998) presenta un’apertura alare al limite degli 80 m. La
configurazione di base è rappresentata dal modello -100, di cui è prevista una versione con maggiore
autonomia, la -100R, studiata espressamente per il mercato asiatico. Le versioni successive sono
ottenute mediante l’allungamento della fusoliera. Il limite superiore del progetto è dovuto al già
accennato vincolo sulle massime dimensioni sul piano orizzontale pari ad un quadrato con lato di 80
metri. Tale vincolo si riflette sul progetto della fusoliera e, in particolare, sul disegno della sezione
trasversale, come già osservato in precedenza. La sezione trasversale proposta per l’A3XX è illustrata
nella figura 9, dove è anche riportata un’anticipazione dell’allestimento interno nella zona del
portellone di accesso al ponte inferiore. Tale zona è particolarmente delicata dal punto di vista della
sicurezza, in quanto deve esservi uno spazio sufficiente per l’evacuazione del velivolo in caso di
emergenza.
Capitolo 1 Il problema dei velivoli di grandi dimensioni
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Figura 8. Principali dimensioni, in mm, del velivolo A3XX, configurazione di riferimento [1].
Figura 9. Disposizione dei passeggeri nella sezione trasversale e vista dell’ingresso al ponte
inferiore.
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