Flaps

Gli ipersostentatori
La prima funzione degli ipersostentatori, come dice il nome, è di aumentare il coefficiente di portanza (Cp) massimo dell' ala, in modo da abbassare la velocità di stallo e da ampliare verso il basso il campo di velocità entro cui far volare l'aereo.
La necessità di abbassare la velocità di stallo è particolarmente sentita sui grossi aerei commerciali, senza di essi, il decollo e l'atterraggio di questi aerei richiederebbe velocità proibitive e piste di lunghezza spropositata.
L'altra funzione degli ipersostentatori, indissolubilmente legata alla prima e spesso non meno importante, è aumentare il coefficiente di resistenza (Cr) dell' ala, così da permettere la discesa lungo traiettorie più ripide, funzione più sfruttata dagli aerei leggeri.
Gli aerei di linea scendono infatti lungo sentieri strumentali che hanno una pendenza di circa 3° e, qualora abbiano necessità di scendere rapidamente durante il volo in rotta, possono ricorrere ai diruttori e agli aerofreni.
Gli aerei leggeri, viceversa, vengono più sovente impiegati a vista su piste di natura e lunghezza le più disparate; per l'avvicinamento a certe piste e a certe aviosuperfici devono spesso seguire traiettorie ripidissime che consentano di superare gli ostacoli e contemporaneamente di prendere terra quanto più possibile vicino all'inizio della pista.
Per gli aerei leggeri il necessario aumento di resistenza è ottenuto con l'estensione dei flap alla massima angolazione.
La maggiore importanza assunta dalla possibilità di aumentare il Cr piuttosto che il Cp di questi aerei è messa in evidenza dal fatto che la riduzione della velocità di stallo ottenuta con i flap alla massima angolazione è contenuta entro valori assai modesti (3+ 15 nodi).

I diversi tipi di Flap:
plain flap o flap semplici.
costituiti da porzioni del bordo d'uscita dell'ala incernierate in modo da potersi deflettere verso il basso con angolazioni massime comprese tra 40° e 50°.
Permettono aumenti di Cp del 50 per cento, ottenuti solo dall'aumento di curvatura del profilo.
slotted flap o flap a fessura.
Quando vengono estesi, tra il bordo di uscita dell'ala e il bordo di entrata dei flap si apre una fessura di forma ben determinata, che consente a una parte del flusso ventrale a pressione maggiore di passare sul dorso, dove la pressione è decisamente minore.
La deviazione del flusso aumenta l'energia dello strato limite sul dorso dei flap.
L'aumento di Cp è dell'ordine del 70 per cento, ottenuto in parte per l'aumento di curvatura del profilo e in parte per l'aumento dell'energia dello strato limite.

split flap o flap di intradosso,
costituiti da due superfici piane incernierate sotto il bordo delle semi ali, che possono essere deflesse verso il basso con angolazione simile a quella dei plain flap. L'aumento di Cp, ottenuto per aumento di curvatura del profilo, è tuttavia leggermente maggiore (circa il 60 per cento) di quello generato dai plain flap grazie al fatto che l'estensione degli split flap lascia intatta la superficie superiore dell'ala.
La sostanziale differenza aerodinamica tra i plain flap e gli split flap risiede nella maggiore resistenza generata da questi ultimi anche ai piccoli angoli di estensione.
Infatti, quando si estendono dividendosi dal ventre dell'ala ("to split" significa dividere), provocano una separazione tra il flusso dorsale e il flusso ventrale, e creano perciò una scia turbolenta a valle del bordo d'uscita, che si traduce in un aumento di resistenza di forma.

Fowler flap (così chiamati dal nome del loro ideatore),
quelli aerodinamicamente più efficaci, ma hanno lo svantaggio di essere complicati e costosi.
Durante la prima parte dell'estensione scorrono all'indietro, dando luogo a un aumento della superficie alare che genera un considerevole aumento di portanza a fronte di un trascurabile aumento di resistenza (assetto particolarmente adatto per il decollo).
Successivamente, oltre a continuare a scorrere all'indietro con conseguente ulteriore aumento della superficie alare, si deflettono anche verso il basso, dando luogo a un aumento della curvatura del profilo, e contemporaneamente aprono una fessura che consente il passaggio di un notevole flusso aerodinamico dal ventre al dorso.
Grazie all'effetto combinato degli aumenti di superficie, di curvatura del profilo, e di energia dello strato limite, i Fowler flap permettono incrementi del Cp di circa il 100 per cento.
Aumenti di Cp ancora maggiori si realizzano con Fowler flap a doppia o tripla fessura

Alette del bordo d'attacco
Gli ipersostentatori a controllo dello strato limite sono gli slat o alette del bordo d'attacco.
Quando sono retratti, gli slat restano a contatto con l'ala e ne formano il bordo d'attacco; al momento dell'estensione aprono una fessura opportunamente sagomata che costringe parte del flusso ventrale a passare sul dorso, così come succede durante l'azionamento degli slotted flap.
Molto usati sugli aerei commerciali, nell'ambito degli aerei leggeri, gli slat furono impiegati sui Morane francesi, ma oggi sono praticamente scomparsi.

Consigli d'uso
Vediamo ora come e quando è conveniente usare i flap durante le varie fasi del volo con gli aerei leggeri.
Rullaggio.
Durante il rullaggio e la prova motore prima del decollo, specialmente con aerei ad ala bassa e su terreni a fondo naturale, i flap devono essere retratti, per evitare che possano essere danneggiati da sassi o altro materiale lanciato all'indietro dalle ruote o dall' elica.
Decollo.
Per i decolli normali da piste asfaltate e di lunghezza esuberante, l'impiego dei flap è generalmente superfluo.
Durante i decolli da campi corti e/o a superficie naturale, quando è auspicabile staccare le ruote al più presto per favorire l'accelerazione e superare gli eventuali ostacoli, i manuali di volo suggeriscono di solito di estendere i flap all'angolazione che consente il miglior compromesso tra l'aumento di portanza e l'aumento di resistenza.
Dopo il decollo, i flap vanno retratti non prima che l'aereo abbia accelerato alla velocità che consente il sicuro sostentamento anche con l'ala pulita.
Salita.
Durante la salita, i flap devono normalmente essere retratti, in quanto l'aumento di resistenza indotto dalla loro estensione fa sempre e comunque diminuire l'efficienza dell'ala, e perciò il rateo di salita.
Crociera.
Durante la crociera normale, i flap devono essere retratti perché l'aumento di resistenza indotto dalla loro anche parziale estensione limiterebbe la velocità e aumenterebbe il consumo.
In certe condizioni, però, l'estensione parziale dei flap può diventare conveniente: per esempio, durante il volo a bassa quota con la visibilità vicina alle minime, quando è bene ridurre la velocità in modo da avere più tempo per individuare gli ostacoli e gli elementi che consentono di riconoscere il terreno.
La parziale estensione dei flap, oltre ad aumentare la protezione dallo stallo senza aumentare sensibilmente la resistenza, induce anche un abbassamento del muso che consente migliore visibilità anteriore.
Un altro caso è l'inversione di rotta da effettuare entro uno spazio angusto, per esempio una valle stretta, quando è necessario ridurre la velocità per ridurre il raggio di virata, e l'estensione dei flap diventa indispensabile per diminuire la velocità di stallo e mantenere su di essa il dovuto margine di sicurezza.

Discesa.
L'impiego dei flap in discesa risulta utile o controproducente a seconda di come si vuole scendere. Se si deve scendere sfruttando al meglio l'efficienza dell'ala, come quando accadesse di avere il motore in avaria, i flap non devono mai essere usati (in caso di planata con il motore piantato i flap vanno estesi quando si è certi di raggiungere il punto di contatto prescelto). Se invece si desidera scendere lungo una traiettoria più ripida senza acquistare eccessiva velocità, i flap diventano indispensabili.
Avvicinamento.
Durante i normali avvicinamenti, i flap vanno inizialmente estesi nella prima posizione circa a metà del braccio di sottovento, dopo il rallentamento dell'aereo alla velocità di avvicinamento. Va ricordato che il limite superiore dell'arco bianco dell'anemometro rappresenta la velocità massima permessa con i flap totalmente estesi, per cui la prima tacca può essere estesa anche a velocità maggiori, a volte dichiarate dal costruttore.
Una volta iniziata l'estensione, però, la velocità va accuratamente mantenuta entro l'arco bianco, così da evitare indebite sollecitazioni delle strutture dei flap e dell'ala
La posizione in cui portare i flap prima del contatto è essenzialmente funzione della natura della pista e degli ostacoli antistanti.
Se la pista è corta e/o ha il fondo poco buono e/o ha ostacoli prossimi alla testata, i flap devono senz'altro essere portati alla massima angolazione.
Se invece la pista è di lunghezza esuberante e ha il fondo in buone condizioni, si può tranquillamente atterrare anche con i flap in una posizione intermedia, che però è bene sia di almeno 20°+25°.

Atterraggio.
L'atterraggio risulta tanto più breve quanto maggiore è l'estensione dei flap, in quanto l'aumento di Cp permette di toccare a bassa velocità, e l'aumento di Cr abbrevia il galleggiamento dopo la richiamata.
Il cambio di assetto cui deve essere sottoposto il velivolo al momento della richiamata è tanto maggiore quanto maggiore è l'estensione dei flap.
Nel caso in cui la richiamata venga eseguita dopo un avvicinamento con i flap alla massima estensione e con il motore al minimo, data la forte pendenza della traiettoria, la manovra di raccordo va eseguita con precisione perché, richiamando troppo tardi si rischia di non azzerare in tempo il rateo di discesa e di sbattere violentemente, mentre richiamando troppo presto, a causa della repentina diminuzione di velocità provocata dalla forte resistenza, si rischia di portare l'aereo in stallo quando è ancora alto sulla pista.

Riattaccata.
In riattaccata valgono le stesse considerazioni fatte per il decollo.
Dopo aver dato la massima potenza e aver portato il muso sopra l'orizzonte per interrompere la discesa, i flap vanno retratti.
La retrazione, pur dovendo essere eseguita quanto più presto possibile per ridurre la resistenza e consentire all'aereo di accelerare e di salire, deve comunque sempre essere subordinata al raggiungimento dei valori di velocità che consentono il sostentamento anche senza flap. .

Rizzardo Trebbi