Il diagramma V-n è l’inviluppo di manovra che rappresenta il fattore di carico n in funzione della velocità del velivolo. Sull’asse orizzontale si usa di norma la velocità indicata o una grandezza equivalente, perché i carichi aerodinamici dipendono dalla pressione dinamica; sull’asse verticale si riporta il carico positivo o negativo espresso in multipli del peso.
La relazione di base è:
con L portanza e W peso. Usando la forma aerodinamica della portanza,
si ottiene che, prima dello stallo positivo, il fattore di carico massimo aerodinamicamente disponibile cresce con il quadrato della velocità:
dove V_s è la velocità di stallo a n=1, nella configurazione e nella massa considerate. Il ramo negativo è analogo, ma usa il limite di portanza negativa e quindi non è in generale simmetrico rispetto al ramo positivo.
Il punto di incontro tra il ramo di stallo positivo e il limite strutturale positivo definisce, nel modello elementare, la velocità di manovra:
Sotto V_A, un comando che richieda troppo angolo d’attacco tende a portare allo stallo prima di superare il carico limite positivo. Sopra V_A, invece, un comando brusco può imporre alla struttura un carico superiore al limite prima che l’ala stalli.
| Zona del diagramma | Condizione tipica | Significato operativo |
|---|---|---|
| Ramo di stallo positivo | \displaystyle n=\left(\frac{V}{V_s}\right)^2 | limite aerodinamico prima del carico strutturale |
| Limite positivo | \displaystyle n=n_{\lim,+} | massimo carico di progetto in manovra positiva |
| Limite negativo | \displaystyle n=n_{\lim,-} | massimo carico ammesso in manovra negativa |
| Oltre il limite ultimo | $\displaystyle | n |
Il diagramma V-n non descrive solo una formula: è una mappa di progetto. Collega prestazioni di bassa velocità, carichi limite e ultimi, margini strutturali, configurazione aerodinamica e condizioni di massa. Cambiare peso, configurazione dei flap, quota o criterio di velocità modifica la posizione dei rami e dei limiti.
Un errore frequente è leggere il diagramma come se valesse per qualunque assetto e qualunque massa. In realtà ogni inviluppo è associato a condizioni definite: massa, configurazione, criteri normativi, intervallo di velocità e ipotesi sulle manovre o sulle raffiche considerate.
Vedi anche: Fattore di carico, Velocità di manovra, Carichi limite e ultimi, Velocità equivalente.