Nello scorso episodio ho parlato del perché un aereo possa volare, saperlo è fondamentale per poter capire il motivo della formazione di questi vortici, quindi se non l'hai letto ti rimando a tale pagina LINK.
Inoltre qui sotto metto questa immagine che ti aiuterà a capire a cosa mi riferisco coi termini che userò
Bene, possiamo iniziare.
Innanzi tutto occorre dire che la teoria dell'aerodinamica si applica, in fase preliminare per acquisire i concetti, ad ali teoriche di lunghezza infinita. Questo serve per poter trascurare gli effetti che nella realtà prendono vita in modo da poter isolare il fenomeno che si vuole studiare e potersi focalizzare su di esso. Questo caso però, ovvero quello dei vortici menzionati, persiste solo nel caso di ali di lunghezza finita; il perché verrà immediatamente chiarito.
Consideriamo un'ala finita, non svergolata e con un profilo alare costante, comprensivo di lunghezza della corda (vedi immagine sopra). Avremo dunque una pressione sull'intradosso e una depressione sull'estradosso. Tuttavia all'estremità dell'ala non ci sarà più una differenza netta fra la linee dell'estradosso e dell'intradosso, questo renderà possibile all'aria di raggirare l'estremità dell'ala andando dalla zona con più pressione a quella con meno pressione attraverso quindi movimenti circolari.
Questa è la causa principale della formazione di quei vortici, detti "vortici di estremità", che saranno a bassa intensità ma ad alta velocità e si estendono teoricamente fino all'infinito.
Tuttavia non è finita qua. Per un'ala reale infatti, ossia di lunghezza finita, la variazione di pressione non si ha solo dall'intradosso all'estradosso: si ha anche, sulla stessa faccia, nella direzione trasversale alla direzione di avanzamento dell'ala. Infatti sull'estradosso avremo una depressione crescente partendo dall'estremità e andando verso l'interno dell'ala, mentre sull'intradosso avremo una pressione crescente dall'estremità all'interno dell'ala. Questi ulteriori gradienti di pressione causano l'aggiunta di una componente – trasversale alla direzione del moto dell'ala – all'aria che investe il profilo, in particolare sull'estradosso l'aria tenderà a muoversi verso l'interno dell'ala, mentre sull'intradosso l'aria tenderà a muoversi verso l'estremità dell'ala.
Una volta che l'aria raggiunge la coda del profilo, o il bordo di uscita, abbiamo delle linee di corrente che si investono in direzioni speculari, questo causerà la formazione di altri vortici di coda i quali saranno di intensità crescente man mano che ci si avvicina alle estremità delle ali e rotanti nella stessa direzione dei vortici di estremità.
Questi vortici di coda, per la loro intensità minore, vengono inglobati nei vortici di estremità formando dei macrovortici.
Vi starete ovviamente chiedendo quale sia il problema in tutto ciò. Ebbene di problemi ce ne sono ben due.
Il primo consta nel fatto che fra i vortici di coda e il bordo di uscita del profilo si instaura una spinta verso il basso che in inglese prende il nome di downwash
Questa spinta causa una riduzione fra l'angolo di inclinazione della corda del profilo e il flusso d'aria.
Il secondo problema è che riducendo l'angolo di attacco (ovvero l'angolo di inclinazione col flusso d'aria appena menzionato) del profilo si verifica un aumento della forza di drag, o di resistenza aerodinamica, che l'aria esercita sul profilo, si ha quindi la formazione di quello che viene detto "drag indotto". Questa resistenza indotta si traduce in una riduzione della portanza o della forza di lift.
Per ridurre questi problemi si fanno delle alette all'insù alle estremità delle ali come mostrato in figura per impedire, per quanto possibile, all'aria dell'intradosso di aggirare l'estremità dell'ala
Adesso sai anche che quella strana geometria non è messa per estetica
