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È italiano l’idrovolante del futuro

L’IDINTOS, IDrovolante INnovativo TOScano, realizzato dal Dipartimento di Ingegneria aerospaziale dell’Università di Pisa, dopo la sperimentazione presso il Cnr-INSEAN (Istituto Nazionale per Studi ed Esperienze di Architettura Navale) continua la sua evoluzione per tracciare le linee del futuro mezzo anfibio

Idintos 2a

Oggi idrovolanti e ali prandtl tornano di attualità grazie all’innovativo progetto IDINTOS della regione Toscana il cui obiettivo è lo studio e la realizzazione di un innovativo idrovolante ultraleggero, efficiente ed ecologico, dimostrando così la fattibilità di mezzi aerei di nuova generazione caratterizzati da ridotti consumi di carburante e maggiore manovrabilità.

Friedrichshafen

L’Idrovolante Innovativo Toscano (IDINTOS) realizzato per la prima volta con configurazione «Prandtl-Plane»

Il progetto dell’idrovolante IDINTOS

Un idrovolante è un mezzo estremamente versatile che, a seconda del momento operativo praticato in un determinato istante, può essere, se ancora immobile, un galleggiante, in fase di avvio un lento scafo dislocante, in fase intermedia una veloce carena planante, un attimo prima del decollo un mezzo ibrido sostenuto contemporaneamente da forze idrodinamiche ed aerodinamiche ed infine, una volta libratosi, un mezzo aereo governato dalle leggi dell’aria.

Qualificare un idrovolante significa studiarne sia le caratteristiche aeronautiche che quelle idrodinamiche, fondamentali nella delicata, seppur breve, fase di decollo sull’acqua ed ancor più importanti in fase di ammaraggio che, per essere sicuro richiede, tra l’altro, di valutare gli effetti dell’impatto delle strutture con l’acqua, maggiormente critico nel caso di un ammaraggio su una superficie non calma ma ondosa.

Ciascuna di queste situazioni deve essere studiata e conosciuta. Il progetto di un nuovo aereo è sempre basato su un’intensa campagna di studio effettuata su modelli in scala, le cui risultanze consentono di prevedere le principali prestazioni del futuro velivolo al vero. Tali previsioni sono sempre più affidabili e sono utilizzate per eventuali modifiche al progetto in maniera rapida ed economica, ancor prima di realizzare il prototipo al vero.

Il decollo di un aereo è sempre un momento critico, tanto più per un idrovolante che percorre una pista di decollo «instabile»; all’inizio, ad esempio, l’idrovolante è di fatto un motoscafo che assume un assetto in funzione delle forme immerse e che il pilota non può gestire con il sistema alare. In questa fase si deve determinare la soglia di potenza necessaria per far prendere velocità ad uno scafo che, ancora molto immerso, può incontrare inaspettati «picchi» di resistenza durante la corsa. Subito dopo, quando ancora non si è staccato dall’acqua, possono insorgere situazioni pericolose quali, ad esempio, il «porpoising», ossia un’oscillazione combinata in beccheggio e sussulto del velivolo chiamato anche «galoppo» perché somigliante al movimento di un cavallo imbizzarrito.

levato marchio e allungato fondo sotto l'aereo

Lo studio di questi fenomeni correlati specificamente ad IDINTOS, è stato effettuato, oltre che con tecniche di calcolo numerico CFD, anche con la verifica sperimentale alla Vasca Navale di Roma del Cnr-INSEAN (Istituto Nazionale per Studi ed Esperienze di Architettura Navale). 

foto 7 - CNR_I_carri foto M.Guerra foto 7 - CNR_bacini_con-misure foto M.Guerra

Impianti del Cnr-INSEAN

Grazie alle possibilità offerte dagli impianti del Cnr-INSEAN, è stato possibile sviluppare una metodologia di sperimentazione  in grado di simulare in scala i fenomeni aerodinamici pur non realizzando le ali. Nella immagine si vede il modello di IDINTOS, laddove dell’aereo è stata riprodotta la sola parte di fusoliera interessata dai fenomeni idrodinamici. 

Il modello di «carena» di IDINTOS in acqua pronto alla corsa di decollo

Il modello di «carena» di IDINTOS in acqua pronto alla corsa di decollo

Prove a varie velocità, simulando le diverse condizioni di funzionamento del sistema alare, hanno permesso di studiare il comportamento dell’aereo durante il decollo. 

Il modello ad alta velocità poco prima del decollo

Il modello ad alta velocità poco prima del decollo

Nulla è stato lasciato al caso, come ad esempio utilizzare una telecamera subacquea per riprendere lo scafo immerso e poter così osservare eventuali fenomeni indesiderati, come eccessive turbolenze dell’acqua o bolle d’aria anomale. 

Il modello ripreso dalla telecamera subacquea

Il modello ripreso dalla telecamera subacquea

Successivamente sono state eseguite le prove in galleria del vento al Politecnico di Milano sul modello completo di ali, per definire le caratteristiche di volo, ed  è stata fatta la scelta del progetto definitivo realizzando il modello in scala per prove di volo.

Prime prove di volo su un modello in scala

Dall’analisi dei dati e successivi affinamenti, si è potuto deliberare il progetto e costruire il prototipo al vero esposto, l’anno passato, al Salone di Friedrichshafen.

Le radici di un mezzo storico

PrandtlSpesso per guardare al futuro occorre tornare al passato e così facendo si scopre che in questo caso l’innovazione affonda le sue radici nella storia dell’idrovolante.

Nella prima metà del secolo scorso l’Italia primeggiava in campo aeronautico e nella costruzione di idrovolanti ed il fisico Ludwig Prandtl teorizzava mezzi aerei dotati di ala chiusa per ottenerne il massimo rendimento.

L’idrovolante è un aereo in grado di stazionare sull’acqua ed effettuare decolli e ammaraggi su superfici d’acqua libere, grazie a galleggianti posti sotto le ali o sotto la fusoliera, oppure con una conformazione opportuna del fondo della fusoliera stessa simile ad un motoscafo.

Nel periodo compreso tra le due guerre mondiali in Italia furono realizzati idrovolanti di ogni genere e caratteristiche:

● i velocissimi idrocorsa (idrovolante da corsa) con configurazione dei galleggianti «a scarponi», come il Macchi M.39 che, pilotato da Mario de Bernardi, vinse la Coppa Schneider del 1926, una gara di pura velocità;

Il Macchi M.39

Il Macchi M.39

● il Macchi-Castoldi M.C.72, l’idrocorsa che il 23 ottobre 1934 fissò il record di velocità, tutt’ora imbattuto, per la categoria idrovolanti propulsi da un motore alternativo raggiungendo i 709 km/h; 

Il Macchi M.C.72

Il Macchi M.C.72

● il grande Savoia Marchetti S55, celebre anche per essere stato il velivolo preferito da Balbo per le trasvolate atlantiche del 1930 e del 1933. 

Due Savoia Marchetti S.55 M in volo in formazione

Due Savoia Marchetti S.55 M in volo in formazione

Per raggiungere tali risultati erano necessari, tra l’altro, complessi Centri di studio specializzati sia nell’aerodinamica che nell’idrodinamica come il Centro sperimentale aeronautico di Guidonia, operativo dal 1929 e dotato di gallerie del vento e di una Vasca Navale lunga mezzo chilometro.

Il Centro sperimentale aeronautico di Guidonia

Il Centro sperimentale aeronautico di Guidonia

Il carro dinamometrico superveloce di Guidonia

Il carro dinamometrico superveloce di Guidonia

Di questo Centro, obiettivo dei bombardamenti alleati durante il secondo conflitto, restano ben poche strutture, testimoni di un passato glorioso.

Marco Roccaldo, Franco Di Ciò

Cnr-INSEAN

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