Allungamento alare — ingegnerismo.it

L’allungamento alare (in inglese aspect ratio, AR) è un parametro adimensionale che caratterizza la forma in pianta di un’ala. È definito come:

\text{AR} = \frac{b^2}{S}

dove $b$ è l’apertura alare e $S$ la superficie alare. Per un’ala rettangolare di corda $c$ , la definizione si semplifica in $\text{AR} = b/c$ .

L’allungamento alare governa direttamente la resistenza indotta: ali ad alto allungamento (es. alianti, AR ≈ 20–30) riducono l’intensità dei vortici di estremità e minimizzano la resistenza indotta. Il coefficiente di resistenza indotta per un’ala ellittica vale:

C_{D_i} = \frac{C_L^2}{\pi \, e \, \text{AR}}

dove $e$ è il fattore di Oswald ( $e \leq 1$ ), che tiene conto della distribuzione di portanza non ideale.

Ali a basso allungamento (caccia militari, AR ≈ 2–4) privilegiano la manovrabilità e la resistenza strutturale a scapito dell’efficienza aerodinamica, risultando vantaggiose nel volo supersonico dove la resistenza d’onda predomina su quella indotta.

Efficienza aerodinamica e allungamento

L’efficienza aerodinamica (finezza) $L/D$ di un’ala è massimizzata riducendo la resistenza indotta. Per un’ala con distribuzione ellittica della portanza, la resistenza indotta è minima e il fattore di Oswald vale $e = 1$ . In condizioni di crociera, l’allungamento ottimale bilancia resistenza indotta (decresce con AR) e resistenza parassita (cresce con l’apertura per maggior bagnatura):

$L/D_{\max} \propto \sqrt{\pi e\, \text{AR} / C_{D_0}}$

dove $C_{D_0}$ è la resistenza di attrito e forma.

Tradeoff strutturale

Ali ad alto allungamento sono più efficienti aerodinamicamente ma impongono carichi flettenti maggiori alla radice (momento flettente proporzionale a $b/2$ ). Questo aumenta il peso strutturale e abbassa la frequenza propria del primo modo di flessione, avvicinandola alla soglia del flutter aeroelastico. Negli alianti da competizione (AR ≈ 30–40) il materiale composito in fibra di carbonio consente di reggere questi carichi mantenendo peso basso. Nei caccia militari la necessità di strutture robuste e manovrabilità a bassa velocità è secondaria alla resistenza d’onda supersonica, favorita da AR basso.

Vedi anche: Angolo di Attacco.