Il carrello

Per ottimizzare le prestazioni di decollo corto, l'elevato angolo d'attacco dell'ala deve essere raggiunto già a terra o d'ogni modo molto vicino al suolo, pertanto anche la configurazione generale dell'aereo deve permettere questi elevati angoli d'attacco [24, pp. 5-6, 37]. Questo lo si può ottenere tenendo il

Figura 3-32(a) Pannello strumenti prevalentemente analogico; (b) Pannello strumenti completamente digitale.

103

muso alto se si utilizza un carrello principale con gambe molto lunghe in una configurazione a biciclo, oppure alzando la parte posteriore della fusoliera, in una configurazione a triciclo.

Dal punto di vista strutturale, le operazioni "fuori-campo" impongono che un velivolo STOL debba avere un carrello robusto e non troppo rigido, attenuando perciò anche impatti violenti tra carrello e terreno. I carrelli sembrano costituire un vero "tallone d'Achille" per molti modelli di aeroplano leggero, fatto che ne consiglia l'utilizzo solo da piste preparate, nonostante la loro capacità propulsive e di leggerezza di decollare ed atterrare in spazi brevi. Per questo motivo, oltre allo smorzamento effettuato dalle gambe del carrello, i costruttori montano delle ruote con gomme gonfiate a bassa pressione, chiamate commercialmente gomme tundra, vendute in dimensione diversa a seconda del modello.

Nella configurazione a biciclo, a terra tutta la cabina risulta molto inclinata all'indietro e le lunghe gambe del carrello stanno a significare quanto la struttura possa risultare debole o pesante. La cabina inclinata ed il carrello alto rendono difficile l'accesso alla cabina, specialmente per i passeggeri o per il carico di materiali e possono limitare severamente a terra la visibilità del pilota verso l'avanti, sia nel decollo che nell'atterraggio. Il motivo per cui la maggior parte degli STOL in commercio hanno una configurazione convenzionale, cioè con carrello biciclo e ruotino di coda sotto le superfici posteriori, è che aumentano il franco da terra dell’elica per evitare danneggiamenti, come osservabile nella Figura 3-35 (a).

Il rovescio della medaglia è che, nel momento dell’atterraggio, la continua correzione da parte del pilota dell’asse di yaw tramite la pedaliera può portare il ruotino di coda a toccare terra in posizione inclinata rispetto all’asse della pista. Questa anomalia può, nei casi più estremi, indurre la rotazione completa dell’aeromobile, provocando anche in alcuni casi il suo cappottamento. Questo fenomeno viene chiamato ground loop.

Un altro problema caratterizzante questa tipologia di carrelli è l’azionamento dei freni in atterraggio: questa è sempre un’azione molto delicata, perché il loro azionamento esplica un momento picchiante che, nel caso estremo di un carrello biciclo, un azionamento troppo energico può portare al suo cappottamento in avanti.

In una configurazione a carrello triciclo, l'ala si trova ad un angolo d'attacco neutro mentre l'aereo si trova a terra, contrariamente ad un biciclo che invece a terra si trova al maggior angolo d'incidenza [24].

Figura 3-34 Visibilità offerta da configurazione biciclo (a) e triciclo (b).

104

I velivoli bicicli sono pertanto molto più suscettibili al vento durante il rullaggio, od anche quando sono parcheggiati all'esterno, luogo dove l'aereo passa la maggior parte della sua vita, se non viene hangarato. Il sistema triciclo, anche se più pesante rispetto alla configurazione STOL biciclo, garantisce delle eccellenti prestazioni "fuori campo", quando combinato con pneumatici di larga sezione, ed inoltre è molto durevole, semplice e non necessita di eccessiva manutenzione (a meno di un uso scorretto). L’assetto molto cabrato richiesto nelle situazioni più estremi abbassa di una quantità non trascurabile la coda (tail) dell’aeromobile, potendo toccare terra in casi veramente estremi. Alcuni modelli di STOL montano un ruotino, di solito costruita in plastica e simile a quello utilizzato per carrelli biciclo. Il ruotino è montato direttamente ad una staffa fissata con la struttura della fusoliera; non sono presenti sistemi di ammortizzamento o sospensioni come i ruotini di cosa degli aeromobili biciclo, come confrontabile nelle due figure sottostanti:

La presenza del ruotino permette alla coda di “strisciare” sulla superficie, non consentendole di essere bloccata dalla terra sottostante in caso di superficie erbosa o grattata in caso di asfalto.

Questi due fatti possono infatti peggiorare in maniera seria il controllo del mezzo in decollo, o rallentarlo, allungando la corsa di decollo o facendolo stallare nel momento della rotazione per l’involo. Nonostante i molti vantaggi di un carrello triciclo, molti vecchi modelli, come anche molti moderni velivoli STOL, utilizzano una configurazione a biciclo. Le ragioni di questo sono che un tempo non esisteva la tecnologia e l'esperienza per costruire un carrello anteriore leggero e robusto.

L'esperienza ha mostrato che questo tipo di carrello ben si adatta alle operazioni da campi in erba, anche per i piloti meno esperti. Il lavoro del carrello anteriore viene minimizzato, alleggerendo il carico con opportune azioni sull'elevatore, che sono particolarmente efficaci sui modelli STOL.

La maggioranza dei piloti si trova oggi a maggior agio (e sicurezza) con una configurazione a triciclo, in quanto è molto stabile al suolo, dove invece un biciclo non lo è, necessitando continue correzioni nel controllo, specialmente con il vento al traverso, con la possibilità che si verifichi il fenomeno citato precedentemente del ground loop.

Le ruote principali sono inoltre munite di freni a disco idraulici separati, azionati a pedale o tramite comando manuale, che garantiscono una eccezionale manovrabilità a terra.

105

Per quanto concerne lo Zenith CH 701 STOL, il sistema di carrello utilizzato è il triciclo, ed è caratterizzato dalla capacità di assorbire gli urti e le sollecitazioni possibili in operazioni di volo su campi non preparati

.

Lo Zenith adotta quest’aspetto progettuale montando il ruotino principale davanti tra la paratia parafiamma della cabina e il motore [38, pp. 53-55], comandato dalla pedaliera per il timone, offrendo tutti i vantaggi indotti dall’uso di questa configurazione (in primis maggior controllo e visibilità). Il sistema di smorzamento degli urti invece consiste in un unico elastico robusto, utilizzato come ammortizzatore.

Il carrello principale è una balestra a doppio sbalzo in un pezzo unico, costruita in alluminio AA 7075 T6.

Figura 3-38 Esploso del sistema di atterraggio per un tipico ultraleggero STOL.