Questa settimana ci occupiamo della struttura dell’Aeroprakt A22, sviscerando nel dettaglio gli elementi che la compongono. Non si tratta del “solito articolo copia-incolla”, bensì di un’analisi approfondita del velivolo, da veri appassionati. Omettiamo quindi le informazioni generali sul velivolo, e passiamo direttamente all’analisi.

Gli aerei leggeri possono essere costruiti con i più svariati materiali: agli albori del volo si iniziò con il legno, poi ci si evolvette nei velivoli completamente in metallo, per finire alle strutture più avanzate in materiali compositi. Nonostante siano passati oltre 110 anni dal primo volo a motore, la tecnica dei materiali e le tecniche di costruzione sono in costante evoluzione, ed ognuna di esse ha dei pro e contro.

Ad esempio le prime strutture in legno soffrivano l’umidità e le colle non erano così prestazionali anche se il legno, “il composito di Dio”, ha proprietà meccaniche uniche e non soffre la fatica. Cosa che invece succede alle strutture metalliche che possono patire anche l’ossidazione, e non sono poi così semplici da lavorare per ottenere superfici a doppia curvatura, ma hanno il vantaggio di derivare da un materiale industrialmente più gestibile, stabile e uniforme rispetto al legno. Le superfici complesse ottenibili passando alle strutture in materiali compositi hanno rivoluzionato le strutture e l’aerodinamica. I compositi hanno costi più alti di produzione, e le geometrie sono difficilmente modificabili in quanto vincolate dalla forma dello stampo, e talvolta sono difficilmente inspezionabili.

La scelta dei materiali per i velivoli Aeroprakt

In base al velivolo che si vuole ottenere per lo scopo prefissato, un materiale piuttosto che un altro può quindi prevalere sull’altro. Per i velivoli Aeroprakt la scelta è ricaduta su una struttura ibrida: principalmente metallica (in alluminio) con parziali rivestimenti in tela (dacron verniciato) e parti di raccordo e cofanature in composito. Nei velivoli metallici incide, oltre ad un’ottima progettazione, anche il materiale impiegato per le lamiere e gli accoppiamenti.

Per le lamiere:
2024-T3: gruppo leghe 2000 Alluminio-Rame, commercialmente note come Avional o Duralluminio, è la lega più pregiata e adatta per le strutture aeronautiche. Il trattamento T3 indica che è stato solubilizzato a caldo, lavorato a freddo ed invecchiato naturalmente;
6061-T6: gruppo leghe 6000 Alluminio-silicio-magnesio, commercialmente note come Anticorodal o alluminio aeronautico. Il trattamento T6 indica che è stato solubilizzato, temprato ed invecchiato artificialmente.

Nei velivoli metallici l’accoppiamento avviene normalmente tramite rivetti solidi (o ribattini) oppure rivetti a strappo. Entrambi creano un accoppiamento che lavora solo a taglio fra le due lamiere e quindi non in trazione (rispetto all’asse di foratura).
Vediamo le differenze:

I rivetti solidi consistono in un elemento pieno, cilindrico e flangiato che, dopo essere stato inserito da un lato (dall’esterno), viene ribattuto dal lato opposto per crearne la flangia di fissaggio. È il sistema in assoluto più efficace in quanto a parità di sezione offre la resistenza massima, dal momento che è “pieno”. Di contro è di difficile installazione e richiede più tempo ed esperienza per ottenere un risultato di qualità. Per la ribattitura si usano appositi utensili meccanici, pneumatici o manuali (ad es. con martello e dima).
Sono generalmente usati negli accoppiamenti più critici come i vari elementi dei longheroni alari, i rivestimenti lavoranti o le ordinate portanti della fusoliera. Possono essere in alluminio o rame.

I rivetti a strappo sono anche i più comuni grazie alla loro facilità e rapidità di applicazione. Consistono in un elemento tubolare cilindrico flangiato all’interno del quale è inserito un tondino con estremità ribattuta e sezione calibrata. Quando il tondino interno viene tirato, il tubo esterno si schiaccia contro la lamiera da fissare e successivamente, raggiunta la forza prevista, il tondino si spezza. Una parte rimane all’interno del rivetto mentre il gambo viene asportato. Il metodo è rapido, leggero ed economico. È di vantaggioso utilizzo nelle parti di struttura non particolarmente sollecitate o per il fissaggio di componenti non portanti. L’utensile può essere una pinza manuale, pneumatica o elettrica.

Dall’esterno di ogni velivolo metallico si nota bene la differenza fra i due rivetti utilizzati. I rivetti pieni sono ribattuti, mentre i rivetti che fissano il trasparente sono a strappo e presentano un foro centrale da cui è uscito il gambo in fase di strappo.

Dall’esterno di ogni velivolo metallico si nota bene la differenza fra i due rivetti utilizzati. I rivetti pieni sono ribattuti, mentre i rivetti che fissano il trasparente sono a strappo e presentano un foro centrale da cui è uscito il gambo in fase di strappo.

Le ali dell’A22 Foxbat: uno sguardo approfondito

Le ali dell’A22 Foxbat sono a corda costante e presentano un singolo montante alare. Il profilo scelto è il P-IIIa al 15% di spessore. La struttura dell’ala è costituita da un singolo longherone portante posizionato al 33% della corda alare.

Il longherone principale è composto da un elemento verticale in lamiera di alluminio 6061T6 da 0,8mm con alleggerimenti imbutiti e da solette superiori e inferiori in alluminio estruso a L, chiodati fra di loro con ribattini.

La parte di ala anteriore al longherone è rivestita in lamiera di alluminio 2024T3 da 0,8mm di spessore ed è completamente chiodata al longherone e alle centine con ribattini solidi. In corrispondenza della flangia di ancoraggio del rivestimento in tela, per ottenere una superficie perfettamente liscia sono impiegati pregiati ribattini svasati. Il D-Box scatolato così costruito sopporta tutti i carichi torsionali dell’ala e rende superfluo il secondo montante alare.

L’ala a singolo montante offre numerosi vantaggi: minore resistenza aerodinamica, migliore ingresso in cabina e una più pulita visibilità laterale.

I carichi a flessione dell’ala sono demandati a due longheroni mentre i carichi a torsione sono perlopiù scaricati sui due montanti alari.

L’ala presenta 11 centine per semiala: sono stampate in lamiera di alluminio 6061T6 da 0,8mm per formare gli elementi verticali e obliqui, quindi piegate per formare la nervatura inferiore.

Posteriormente al longherone principale l’ala è rivestita in dacron da 90 g/m² (media grammatura) sul ventre e dorso. L’accorgimento permette di ridurre drasticamente il peso dell’ala e quindi il peso totale del velivolo, a tutto vantaggio del payload. Il falso longherone posteriore è costruito in lamiera di alluminio 2024T3 curvata e ad esso sono collegate le cerniere dei flapperoni.

I flapperoni sono composti da uno scatolato antitorsione di alluminio anteriore e da centine stampate, quindi sono rivestiti in dacron da 90 g/m² per minimizzare il peso posizionato dietro all’asse di cerniera e limitare i contrappesi di bilanciamento statico.

Una sezione anteriore di flapperone durante la calandratura.

I flapperoni intelati prima della verniciatura. Anche qui sono largamente utilizzati ribattini svasati.

I test di carico sui flapperoni hanno confermato l’ottima rigidità a torsione. Un flapperone poco rigido torsionalmente genera infatti un fastidioso “effetto molla”, ovvero la sensazione che, dando comando, l’estremità della superficie mobile non segua l’input del pilota ma bensì si deformi senza trasferire i carichi all’aria. È un effetto immediatamente percepibile per un pilota esperto e sull’A22 è totalmente assente, trasmettendo invece rigidezza e agilità.

Il bordo d’uscita in lamiera piegata a U presenta un basso raggio di curvatura per ridurre la turbolenza di scia.

I montanti alari sono formati da due lamiere calandrate a C per formare un profilo ovale e rivettate fra loro mentre gli attacchi sono in alluminio ricavati dal pieno e appaiono largamente sovradimensionati.

Le tips alari in vetroresina sono perfettamente modellate e l’accoppiamento con l’ala, a filo dell’ala senza gradino, è perfetto.

Il collegamento tra il longherone principale dell’ala e la struttura della fusoliera in corrispondenza della struttura tubolare anteriore che si estende fino agli attacchi del motore.

In foto è evidenziato lo svergolamento negativo dell’ala: l’angolo di calettamento all’estremità alare è inferiore rispetto alla radice. Questa differenza di angolo fa stallare prima la parte centrale dell’ala (vicino alla fusoliera) mentre le estremità alari stanno ancora portando. Questo accorgimento rende lo stallo “autostabile” e azzera quasi completamente il rischio di entrata in vite accidentale. Grazie ai profili usati ed allo svergolamento, infatti, lo stallo dei velivoli Aeroprakt è sempre prevedibile e mai brusco.

L’angolo di freccia negativa di 2,2° oltre ad aumentare la stabilità, consente di spostare indietro le spine anteriori dell’ala e ottenere una cabina più lunga a parità di lunghezza del muso, mantenendo al contempo l’ideale distribuzione dei pesi.

I serbatoi alari presentano una capacità totale di 90 oppure 114 litri (optional) e sono costruiti monolitici in vetroresina comprensivi di tappo in metallo.

La fusoliera dell’A22 Foxbat in ogni suo dettaglio

La fusoliera è totalmente metallica: consiste in una prima sezione in lamiere curvate in alluminio 2024T3 da 1,8mm di spessore che si estende dalla parafiamma all’ordinata dei sedili/puntoni alari/carrello, da una seconda sezione che si estende dall’ordinata dei sedili fino a metà del tronco di coda, e infine dalla sezione del cono di coda. Si distinguono le diverse tecniche costruttive che permettono di ottenere una cabina particolarmente spaziosa, unita ad un cono di coda a sezione molto ridotta. L’ordinata parafiamma è a 90° nella parte superiore e leggermente inclinata in avanti nella parte inferiore: questo accorgimento consente di aumentare lo spazio per le gambe e semplificare la costruzione del supporto del ruotino anteriore.

Il cono di coda è costituito da lamiere 2024T3 da 0,8mm a rivestimento lavorante ed è chiodato alla seconda sezione di fusoliera. Ad esso sono fissate permanentemente anche la deriva e la pinna ventrale a cui è fissata la terza spina dello stabilizzatore e il ruotino di coda.

Il dettaglio della chiodatura fra le due sezioni di coda.

Nella parte anteriore di fusoliera sul velivolo A22 è presente anche da una struttura tubolare in CroMo25 che collega le spine alari anteriori alla paratia parafiamma; nell’articolo dedicato vedremo come nel modello A32 sono stati eliminati i tubi. Si notano anche i raccordi ala-fusoliera termoformati (verniciati di grigio).

La termoformatura del raccordo ala-fusoliera.

Il castello motore è flangiato superiormente alla parafiamma in corrispondenza dei tubolari CrMo che proseguono fino alle spine alari creando un’unica gabbia tubolare che sopporta i carichi di volo e di impatto.

Il castello motore in acciaio inox è composto da un supporto inferiore basculante ammortizzato su silent block e da un puntone superiore antirotazione.

L’attacco del puntone antirotazione del motore, in corrispondenza della convergenza dei due tubi CrMo connessi alle spine alari.

L’installazione del 912 iS ad iniezione. Nel cofano motore c’è spazio in abbondanza per consentire un’installazione pulita e una manutenzione agevole.

Il ruotino anteriore è fissato all’ordinata parafiamma tramite due supporti interconnessi col castello motore.

Sotto al sedile si accede all’ordinata n.3, fondamentale per la struttura in quanto è possibile individuare e ispezionare gli attacchi dei montanti alari, delle gambe del carrello e delle cinture di sicurezza.

Il carrello principale è composto da una balestra sdoppiata in alluminio, ricavata dal pieno  e opportunamente rastremata per scaricare le flessioni uniformemente su tutta la gamba.

Per ridurre il peso a vuoto la parte inferiore della fusoliera è rivestita in sottile lamiera in 2024T3 da 0,5mm. La stessa che viene utilizzata per la struttura del piano di coda e della deriva.

Elevatore e timone seguono la stessa tecnologia costruttiva dei flapperoni e sono composti da mini-longheroni e centine, rivestiti in dacron.

La connessione fra il piano di coda e la fusoliera avviene tramite tre spine, di cui due anteriori con flange chiodate direttamente al cono di coda e una posteriore chiodata alla pinna ventrale. Ovunque gli accoppiamenti strutturali sono chiodati con ribattini solidi.

Le portiere sono costruite in sottile tubolare di acciaio saldato.

La chiusura rapida a doppia maniglia interna/esterna con chiave.

Le ampie finestrature laterali sono bombate per ottenere ulteriore spazio in cabina e raggiungere un valore record di 128cm + bombatura.

Esempio di parti di ricambio fornite da Aeroprakt per un velivolo danneggiato. I semilavorati sono pronti per la verniciatura e l’installazione finale.