I comandi di Volo

Tutte le manovre eseguibili con un velivolo, sia esso un aeroplano acrobatico o un ultraleggero, per complesse che siano, possono essere "scomposte" nei movimenti elementari che hanno luogo intorno ai tre assi dell'aereo:
il movimento di beccheggio, o di cabra e picchia, intorno all'asse trasversale,
il movimento di rollio intorno all'asse longitudinale,
il movimento di imbardata intorno all'asse verticale.
Come illustra la figura 1, gli assi sono fra loro perpendicolari e si incontrano nel baricentro dell'aereo, cioè nel punto di equilibrio di tutto il peso della macchina e del suo carico.
Poichè diversi tipi di ultraleggero vengono chiamati "due assi", riteniamo utile chiarire, prima di proseguire, che tutti gli aerei, e quindi anche tutti gli ultraleggeri, di assi ne hanno comunque tre: ciò che in effetti manca ai "due assi" sono le superfici di comando che governano direttamente il movimento di rollio.

Beccheggio
La possibilità di comandare e controllare con immediatezza e precisione il movimento di beccheggio di un
aereo è una condizione irrinunciabile affinchè il volo possa essere realizzato.
Il movimento di beccheggio è, infatti, quello che consente al muso dell'aereo di alzarsi e abbassarsi nella giusta posizione rispetto all'orizzonte e, quindi, di impostare l'angolo di incidenza dell'ala appropriato per ogni fase del volo.
Il movimento di beccheggio è controllato dal pilota mediante lo spostamento avanti e indietro della barra di comando, la quale agisce sui piano orizzontale di coda.
Lo spostamento in avanti della barra fa ruotare verso il basso il timone orizzontale e fa così abbassare il muso, alzando la coda, grazie alla maggior pressione aerodinamica che viene ad agire sulla sua superficie inferiore.
Lo spostamento della barra all'indietro da luogo a una rotazione del timone in senso opposto, durante la quale il muso si alza e la coda si abbassa per l'aumento della pressione aerodinamica sulla sua superficie superiore.
Un aereo in volo può essere visto come "appeso" alla portanza, applicata in un punto della corda alare chiamato "centro di pressione", il quale, per ragioni di stabilità che non e il caso di trattare in questa sede, è sempre fatto cadere dal costruttore dietro al baricentro.
Così facendo, le due forze portanza e peso, attraverso il braccio che si viene a formare fra i rispettivi punti di applicazione, generano un momento che tende a portare l'aereo in rotazione intorno all'asse trasversale con un movimento di beccheggio a picchiare.
Per equilibrare questa momento picchiante, il costruttore monta i piani di coda in modo che generino una piccola forza diretta verso il basso (cioè una portanza negativa, o deportanza), la quale, disponendo di un braccio di lunghezza pari alla distanza fra la coda e il bacicentro, forma un momento cabrante uguale e contrario.
In queste condizioni, l'aereo può essere paragonato a una stadera in equilibrio, la cui asta rimane in posizione orizzontale .

Durante le diverse fasi del volo, il movimento picchiante va soggetto a variazioni di intensità ogni volta che variano il peso e la portanza, e/o l'ubicazione del loro punto di applicazione.
E evidente che per mantenere l'aereo nell'assetto di volo desiderato, il momento cabrante generato dalla coda deve essere variato in modo opportuno ogni volta che varia il momento picchiante, così che i due momenti continuino a rimanere in equilibrio.
Nel caso della stadera, al variare del momento picchiante, per mantenere l'equilibrio, si interviene sul braccio della "forza di coda", spostandola opportunamente avanti o indietro.
Nel caso dell'aereo, invece, non potendosi spostare avanti e indietro il piano di coda, l'equilibrio viene mantenuto facendo aumentare o diminuire l'intensità della deportanza mediante la rotazione del timone descritta più sopra.
Poichè l'azione del piano di coda e, quindi, anche l'intensità del momento cabrante, è confinata entro i limiti di deflessione in alto e in basso del timone, è evidente che, qualora il momento picchiante superasse un determinate valore, l' aereo diventerebbe incontrollabile.
Esso si comporterebbe cioè come la stadera, quando sui piatto venisse posto un peso maggiore della sua portata massima:
l'asta si disporrebbe verticalmente " a muso in giù
L'elemento determinante per le variazioni del momento picchiante di un aereo è l'ubicazione del baricentro.
Per gli aeroplani, dove il carico può di volta in volta essere variato notevolmente sia in quantità (più o meno persone e bagaglio a bordo, più o meno benzina nei serbatoi), sia in posizione (sedili anteriori, sedili posteriori, diversi serbatoi e vani bagaglio), il costruttore stabilisce e rende noti i limiti anteriore e posteriore entro cui il baricentro può essere spostato lungo l'asse longitudinale.

Per gli ultraleggeri, dove le possibili variazioni di carico sono minime, il problema è praticamente inesistente, purché ai piloti non venga in mente di apportare modifiche alle macchine, o di applicare pesi non previsti lungo l'asse longitudinale.
Supponiamo, per esempio, che un pilota decida di sostituire il motore del proprio ultraleggero con un altro che, oltre a essere più pesante, abbia anche un sistema di applicazione che lo porta ad assumere una posizione più avanzata di quella occupata dal motore precedente.
A operazione ultimata, l'aereo risulterà più pesante, e il suo baricentro si troverà spostato più avanti.
Ebbene il maggior peso del muso e l'allungamento del braccio fra il baricentro e il centro di pressione indurranno un aumento del momento picchi ante, che la coda potrebbe non essere in grado di contrastare.
Il pilota che intraprendesse il volo con un ultraleggero così modificato potrebbe trovarsi nell'impossibilità di sollevare il muse dell'aereo al decollo, o, peggio ancora, potrebbe non essere in grado di eseguire la richiamata durante il successivo atterraggio.
Qualora il pilota apportasse modifiche o caricasse a bordo pesi che inducessero un arretramento del baricentro, egli si troverebbe davanti a problemi di natura opposta: l'aereo tenderebbe ad alzare il muso e ad assumere angoli di incidenza troppo elevati, che lo porterebbero facilmente allo stallo.
Il movimento di beccheggio, dunque, ha lo scopo di far variare l'angolo di incidenza dell'ala.
Questo è un concetto che ogni pilota deve avere ben chiaro, perchè è fondamentale per volare in sicurezza.
Siccome le variazioni di incidenza in aumento (muso a cabrare) e in diminuzione (muso a picchiare) durante il volo rettilineo inducono inizialmente la salita e la discesa, e purtroppo molto diffuso il concetto errato secondo il quale tirare la barra è sinonimo di salita e spingere la barra e sinonimo di discesa.
In condizioni normali, ciò è vero per la discesa, ma per quanta riguarda la salita bisogna convincersi che un innalzamento del muso senza un contemporaneo aumento di potenza produce molte volte l'effetto contrario a quello desiderato, e cioè una discesa. E, se l'angolo di incidenza indotto dall'innalzamento del muso è tale da raggiungere il valore critico, la discesa avviene in condizioni di stallo.

Rollio
I dispositivi tradizionalmente impiegati per far rollare un aereo sono gli alettoni, superfici mobili incernierate all'ala, che occupano parte o tutto il bordo d'uscita.
Sono comandati dal pilota tramite il movimento laterale della barra e si muovono in senso inverso l'uno all'altro.
Quando, per esempio, il pilota muove la barra verso destra, l'alettone destro ruota verso l'alto e fa diminuire l'angolo di incidenza e quindi la portanza, dell'ala destra, mentre l'alettone sinistro ruota verso il basso e fa aumentare l'angolo di incidenza e quindi la portanza, dell'ala sinistra.
Il risultato è un abbassamento dell'ala destra accompagnato da un simultaneo innalzamento dell'ala sinistra, che si traduce in un movimento di rollio verso destra.
L'inverso avviene quando il pilota muove la barra verso sinistra.
Su alcuni ultraleggeri il movimento di rollio è ottenuto, anzichè con gli alettoni, mediante l'uso di diruttori, o spoiler, che sono dispositivi montati su dorso dell'ala, atti a rompere il flusso aerodinamico, così da far diminuire la portanza.
Quando il pilota muove la barra lateralmente, per esempio verso destra, viene azionato il diruttore dell'ala destra, mentre il diruttore dell'ala sinistra rimane inattivo.
La diminuzione di portanza che ne consegue fa abbassare l'ala destra (e quindi fa alzare la sinistra), dando cosi luogo al rollio verso destra.
Muovendo la barra verso sinistra, si ottiene il rollio nella direzione opposta.
Lo scopo per cui un aereo viene fatto rollare intorno al suo asse longitudinale è quello di farlo virare. Infatti, una volta che l'ala è inclinata da un lato, la portanza non è più direttamente opposta al peso che si mantiene verticale, ma è anch'essa inclinata verso l'ala abbassata, in modo da mantenersi perpendicolare all'asse trasversale dell'aereo.
In questa posizione, la portanza ammette una componente verticale, che si oppone al peso, e una orizzontale, che trascina l'aereo in una traiettoria circolare e che viene mantenuta finche l'ala non è riportata in posizione orizzontale.

Imbardata
Il controllo del movimento di imbardata è ottenuto mediante il timone verticale, o timone di direzione, comandato dalla pedaliera.
Premendo, per esempio, sul pedale destro, il timone ruota verso destra così da costringere la coda a spostarsi verso sinistra, inducendo in tal modo una rotazione intorno all'asse verticale che manda il muso dell'aereo a destra.
Premendo sul pedale sinistro, si ottiene la rotazione in senso opposto.
La funzione principale della pedaliera su un ultraleggero è normalmente quella di permettere al pilota di manovrare quando l'aereo è a terra.
Durante il volo, la pedaliera viene azionata congiuntamente alla barra per coordinare le virate
Usando solo la pedaliera durante il volo, l'aereo imbarda e, quindi, sposta il muso lateralmente, ma nello stesso tempo rolla dalla parte in cui è stato dato piede: il movimento di imbardata fa infatti accelerare l'ala esterna e fa decelerare quella interna, per cui la prima diventa più portante e l'altra meno portante.
Questo effetto di rollio, conosciuto come "effetto secondario" della pedaliera, o del timone verticale, è particolarmente utile durante il volo lento, quando può essere sfruttato per aiutare gli alettoni o gli spoiler ad abbassare, ma specialmente ad alzare l'ala.
Gli ultraleggeri a "due assi" mancano sia degli alettoni, sia degli spoiler e per virare sfruttano esclusivamente l'effetto secondario del timone di direzione.
Su questi aerei il timone non viene però comandato dalla pedaliera, bensì dai movimenti laterali della barra, così da offrire al pilota l'impressione di effettuare una virata nel modo convenzionale.
Ovviamente, così facendo, il pilota è lasciato senza la pedaliera, che al più viene impiegata per azionare il ruotino che controlla i movimenti al suolo.

Un aereo senza le superfici che controllano il movimento di rollio offre, come vantaggi, semplicità di costruzione e basso costo di acquisto; per contro, non consente di disporre del controllo completo della macchina, di cui si sente particolarmente la mancanza durante gli atterraggi e i decolli con una componente di vento al traverso