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Il ghiaccio - II

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II - (segue) Noi associamo il ghiaccio a temperature rigide, ma non sempre ciò è vero. Verrebbe da pensare che ci aspettiamo il ghiaccio, quando la temperatura scende sotto lo zero, ma è un'affermazione parzialmente esatta, perché occorre specificare a quale temperatura ci riferiamo.


Ad esempio, anche con temperatura esterna abbondantemente sopra lo zero potremo avere a che fare con il ghiaccio. Come? È molto semplice e ci si può arrivare con un esempio dalla vita di tutti i giorni. La nostra casa ha la confortevole temperatura di 20 gradi Celsius. Noi apriamo il freezer e togliamo le lasagne che avevamo surgelato, quando le aveva portate mammà. Ebbene, notiamo che l'umidità della casa e l'inerzia termica delle lasagne, che in freezer stavano a -25°C, provocano subito la formazione di una patina di ghiaccio sulla superficie della confezione.

Questo ghiaccio rimane per un bel po', poiché prima di arrivare alla temperatura ambiente passa del tempo. Esattamente la stessa cosa succede con l'aereo, che viaggia alla quota di crociera alla temperatura di -50°C e poi, in meno di venti minuti, arriva a terra per poi ripartire dopo un tempo di transito, necessario a sbarcare e imbarcare altri passeggeri, di circa cinquanta minuti.

Se la temperatura in aeroporto è di otto gradi e c'è umidità, le ali dell'aereo con la loro inerzia termica si troveranno a circa -10°C per tutto il tempo del transito. L'acqua, cadendo sulle ali di un aereo che ha la temperatura di -10°C, solidifica immediatamente, formando un tipo di ghiaccio, definito “vetrone” o come lo chiamano gli inglesi Clear Ice (cioè ghiaccio trasparente).

Il fenomeno dell'inerzia termica delle ali è noto con il termine inglese Cold Soak, cioè impregnato di freddo. Nell'incidente di Dryden, nel 1989, dove un aereo affidato a due espertissimi piloti canadesi è finito fuori pista durante un decollo, per aver accumulato un eccesso di ghiaccio sulle ali, furono fatte alcune considerazioni che non soppesarono adeguatamente il ruolo dell'accumulo di neve. Questa, mentre cadeva a terra, si scioglieva. Tuttavia, non altrettanto succedeva sulle ali, che invece avevano una notevole inerzia termica e facevano ghiacciare i fiocchi non appena toccavano la struttura dell'aereo.

Vi sono stati molti incidenti di questo tipo, soprattutto a Washinghton. Lì, il fiume Potomac, che si trova proprio sul prolungamento dell'asse pista, ha più aerei che pesci. E' accaduto infatti più volte che durante le operazioni di decollo gli aerei abbiano subito o un aumento del peso, o una diminuzione della potenza dei motori e siano precipitati proprio nel fiume. Il ghiaccio tra l'altro diminuisce la spinta in diversi modi, perché influenza a vario titolo le prestazioni dei motori, siano essi a pistoni sia a getto.

Infatti, alcuni aerei a getto regolano la potenza attraverso un meccanismo chiamato EPR (Engine Pressure Ratio), che semplicemente misura la differenza di pressione tra il bordo di entrata del motore (in pratica, quanta aria sta aspirando) e una serie di sonde che si trovano dietro la turbina posteriore (vale a dire, quanta aria sta soffiando il motore). A parità di giri del motore, se il tubo che rileva la pressione in entrata si ottura a causa del ghiaccio, il rapporto aumenterà. Allo stesso modo, se il valore di EPR è costante, il motore erogherà meno spinta. Se il pilota vuole decollare con un valore di EPR di 2.00, in condizioni normali riuscirà ad effettuare una corsa di decollo normale e a staccare le ruote da terra prima della fine della pista, mentre se siamo in presenza di ghiaccio, una EPR di 2.0 potrebbe non essere sufficiente poiché corrisponde ad una spinta insufficiente a decollare.

Negli aerei con motore a pistoni, il carburatore verrà interessato dal ghiaccio, poiché non appena si parzializzerà la valvola di entrata carburante, si innesca una spirale viziosa in cui c'è una diminuzione dell'afflusso, che riduce la portata di aria e di conseguenza il rapporto tra aria e carburante. Senza contare la contaminazione da ghiaccio delle eliche, che nell loro movimento circolare sono anch'esse sottoposte a fenomeni di portanza (minore) e di resistenza /(maggiore).

Un altro degli elementi che risente del ghiaccio è il peso, che aumenta in modo esponenziale. Anche un piccolo accumulo di pochi centimetri sulla struttura, su una superficie alare estesa, implica un aggravio di peso notevolissimo. Pesando di più, è richiesta anche una potenza maggiore per mantenere gli stessi parametri di volo. Altresì, variano le prestazioni di decollo, poiché i valori di lunghezza di pista necessaria, di velocità e di spinta richiesta sono diversi da quello che il pilota si aspetta.

Lo stesso dicasi per quello che riguarda portanza e resistenza. Dato che entrambi questi parametri di volo dipendono dal profilo alare, occorre riflettere sul fatto che le asperità e le irregolarità dovute all'accumulo di ghiaccio sul dorso dell'ala modificano significativamente il coefficiente di attrito, di resistenza e di portanza. Quindi, più resistenza (che richiede più spinta, la quale invece è degradata dall'accumulo di ghiaccio), meno portanza (situazione aggravata dal maggior peso), rendono il volo in condizioni di ghiaccio molto problematico. (continua)

(28 maggio 2015)

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