La virata può essere rappresentata sul piano orizzontale
(vista dall’alto) o sul piano verticale (vista da dietro). Durante la virata il
velivolo si muove lungo la sua traiettoria con velocità periferica (V) e ruota attorno ad un punto detto
centro di virata. Se lo guardiamo di profilo, sull’asse verticale, il velivolo
è inclinato di un angolo β (indicato dall’orizzonte artificiale), detto angolo di Bank, tra l’asse trasversale e quello orizzontale
e dista dal centro di virata di un raggio r. In questa fase l’aereo è sottoposto al proprio peso Q ed alla portanza P che viene scomposta in Px
e Py rispettivamente sul piano
verticale e orizzontale. Questo avviene perché Py deve equilibrare il peso Q e Px è la forza centripeta nel moto
curvilineo.
Di conseguenza
le equazioni di virata saranno:
Nel caso della
virata il numero di G è dato dalla
seguente formula:
Essendo
corrispondenti l’asse del pilota e quello della portanza.
Come nel volo
orizzontale, anche nella virata esiste la velocità di stallo Vsv. Nel volo orizzontale se il coefficiente di portanza è massimo allora ottengo la velocità di
stallo in orizzontale Vso:
Sapendo che in
virata il peso Q è uguale al
prodotto tra la portanza e il coseno dell’angolo β, possiamo scrivere la seguente uguaglianza:
Quindi per
ottenere la portanza sposto il coseno dell’angolo di Bank e trovo:
Dalla seguente
formula ottengo che la velocità di stallo in virata è data da:
Essendo il
coseno di β sicuramente minore di 1,
la velocità di stallo in virata è maggiore della velocità di stallo in
orizzontale di conseguenza essendo a velocità maggiori si “stalla” più
facilmente.
Nel volo in
virata esistono due casi particolari che corrispondono a due diverse angolature
di inclinazione del velivolo: una con angolo di bank pari a 0° e uno con angolo
di 90°.
Analizzando il primo caso sappiamo che il peso
Q è uguale al prodotto tra la portanza e il coseno dell’angolo β, essendo cos(0)
uguale a uno, otteniamo che la portanza è uguale al peso. Dalla seconda
equazione della virata sappiamo che il prodotto tra la portanza e il seno di β
è uguale alla massa moltiplicata per la velocità elevata al quadrato diviso il
raggio, essendo il sen(0) uguale a zero allora anche la portanza vale zero, di
conseguenza sicuramente la massa non può essere zero e neanche la velocità
quindi il raggio è infinito e siamo in volo rettilineo.
Analizzando il
secondo caso valgono sempre le equazioni di virata quindi cos(90) è uguale a
zero e il peso Q sarà uguale a zero e ciò è impossibile, sen(90) è uguale a uno
quindi la portanza P è uguale alla massa che moltiplica l’accelerazione
centripeta.
Questa
situazione porta alla conclusione che non si può fare né una virata piatta né
una virata a coltello a 90° stando in quota, l’aereo scende necessariamente di
moto ad elica.
Nella virata
esistono inoltre altri due casi, la virata piatta e la virata a coltello.
Nella virata
piatta, che ha angolo di Bank pari a 0, viene a mancare la componente
centripeta che permette al velivolo di seguire una traiettoria circolare. Di
conseguenza qualcuno la deve provocare.
Per fare una
virata piatta abbiamo bisogno della devianza ovvero una delle tre componenti
della forza aerodinamica che ha un qualsiasi corpo lanciato nello spazio. La
devianza è provocata dalla fusoliera quindi l’aereo deve avere il muso
all’interno della traiettoria.
Si viene quindi
a creare un angolo γ tra l’asse dell’aereo e la sua traiettoria in modo che la
fusoliera e il motore provochino insieme una devianza D diretta verso il centro.
Per “buttare”
il muso all’interno il pilota deve usare i pedali ma eseguendo tale azione
l’ala interna non è più investita dal flusso d’aria quindi la portanza
diminuisce, per evitare che questo succeda il pilota deve direzionare la cloche
dalla parte opposta. La virata piatta è un assetto che solo gli aerei
acrobatici riescono a mantenere durante il volo grazie alle loro
caratteristiche.
Se il velivolo
è in virata a coltello, la portanza crea la forza centripeta. Il
peso, che tende a far scendere l’aereo, deve essere equilibrato dalla devianza.
Guardando il velivolo di fronte quindi avremo la devianza che equilibra il peso
Q, la portanza che crea la forza centripeta, l’angolo γ tra l’asse orizzontale
e quello dell’aereo e la trazione T che viene suddivisa in Tx e Ty. Tx serve a
far virare l’aereo mentre Ty aiuta, insieme alla fusoliera, la devianza a
sostenere il peso e a generare portanza. Come per la virata piatta, anche la
virata a coltello è una manovra che può essere effettuata solo da velivoli con
particolari caratteristiche come quelli acrobatici.
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