Aeroplano

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L'invenzione che ha reso il mondo più piccolo

Insieme all'automobile, al telefono, alla radio e alla televisione, l'aeroplano è una delle grandi svolte tecnologiche del 20° secolo che hanno davvero trasformato il mondo e la vita quotidiana. Grazie all'aereo è possibile per ognuno di noi spostarsi in un qualunque paese estero con un viaggio di poche ore. Distanze che un tempo sembravano enormi sono diventate brevi spostamenti e migliaia di persone nel mondo prendono l'aereo quasi ogni giorno come se fosse un treno o un autobus. Ma l'aereo è anche la realizzazione del più antico sogno dell'essere umano: quello di volare

Un sogno diventato realtà

L'uomo ha sognato per millenni di poter volare come gli uccelli, ma solo nel 20° secolo è riuscito a realizzare questo sogno grazie all'invenzione dell'aeroplano. Il nome aeroplano indica un mezzo volante più pesante dell'aria: sembra una banalità ma non lo è, perché una mongolfiera, per esempio, si alza in volo proprio perché dentro al pallone vi sono gas più leggeri dell'aria. Inoltre l'aeroplano è dotato di un motore e di ali fisse, cioè che non possono muoversi rispetto al corpo del mezzo.

L'aeroplano non è l'unico mezzo volante che abbiamo a disposizione, ma è il più veloce, il più conveniente e il più sicuro e per questo è oggigiorno quello più usato per il trasporto di passeggeri e di merci, nonché per le esigenze militari. L'invenzione dell'aeroplano ha completamente cambiato il sistema dei trasporti e ha reso il mondo, davvero, molto più piccolo. Oggi bastano dieci o dodici ore anche per andare dall'altra parte della Terra, un viaggio che poco più di un secolo fa avrebbe richiesto diverse settimane in mare.

Il primo aereo

L'aeroplano ha una data di nascita precisa: è il 17 dicembre del 1903, quando i due fratelli statunitensi Orville e Wilbur Wright crearono il primo mezzo in grado di sollevarsi da terra e di volare in modo controllato grazie a un motore e lo fecero alzare in volo vicino alla cittadina di Kitty Hawk. In realtà quel mezzo, chiamato Flyer, non aveva molto in comune con un aereo dei nostri giorni. Prima di tutto era un biplano, cioè aveva due coppie di ali sovrapposte e non una sola come gli aerei moderni. Per decollare utilizzava una rotaia simile a quella di un tram, e si faceva dare una 'spinta' da una specie di catapulta. Anche così, però, riusciva a fare solo poche decine di metri sollevandosi poco dal terreno. Nonostante questo, quel 17 dicembre fu un giorno memorabile, perché per la prima volta un essere umano si alzava in volo su un mezzo meccanico.

Quale motore usare?

Prima, per molti secoli, gli inventori avevano cercato modi per volare sfruttando l'unica forma di energia disponibile, quella dei muscoli. Leonardo da Vinci, in particolare, ha lasciato nei suoi appunti decine di progetti per macchine volanti, ispirate allo studio delle ali degli uccelli, in cui i passeggeri avrebbero dovuto salire, pedalare o muovere le braccia, e così alzarsi in volo. In realtà, però, la forza dei nostri muscoli non basta a sollevarci da terra, non importa quanto ingegnosamente si costruiscano le ali. Perché l'uomo volasse serviva molta più energia. Serviva il motore a scoppio, quello usato anche per le automobili, che fu inventato poco dopo il 1870. E che i fratelli Wright, e dopo di loro molti altri inventori, montarono sul loro Flyer.

La nascita dell'aviazione

Usi militari. Dopo il volo dei fratelli Wright, ci vollero ancora alcuni anni prima che gli aeroplani fossero davvero in grado di volare per lunghe distanze. Ma già nel 1909 Louis Blériot riusciva ad attraversare il Canale della Manica, tra Francia e Inghilterra, con un aeroplano, dimostrando a tutti che gli aerei non erano più solo giocattoli. E infatti di lì a poco cominciarono a essere usati per impieghi militari.

Gli aerei furono usati in guerra più o meno a partire dal 1910, ma fu durante la Prima guerra mondiale che mostrarono per la prima volta tutta la loro importanza. All'inizio furono impiegati soprattutto per la ricognizione, e non erano armati. Poi alcuni furono dotati di mitragliatrici e bombe e in breve tempo iniziarono i combattimenti aerei. Controllare il cielo era diventato importante quanto controllare il mare o la terra. Durante la Prima guerra mondiale alcuni piloti diventarono famosi eroi, come il leggendario Barone Rosso, che combatteva per l'aviazione tedesca. Verso la fine di quella guerra iniziarono anche i bombardamenti aerei sulle trincee nemiche. Durante la Seconda guerra mondiale, poi, gli aerei furono usati estesamente anche per combattere in mare e bombardare le navi, cosa che nel conflitto precedente era avvenuta molto marginalmente.

Usi civili. Fino alla Prima guerra mondiale gli aerei non erano abbastanza affidabili per il trasporto regolare di passeggeri, tanto che per i primi esperimenti di questo tipo fu usato molto più spesso il dirigibile. Solo verso la fine degli anni Dieci i velivoli diventarono abbastanza affidabili da essere usati prima per il trasporto postale e poi per il trasporto passeggeri. Dal 1919 in poi si ebbero i primi servizi regolari di trasporto in Germania, Francia, Gran Bretagna e Stati Uniti. I primi voli passeggeri si svolgevano su aerei militari leggermente modificati e solo molto più tardi cominciarono ad apparire aerei progettati espressamente per il volo civile. Negli anni Venti nacquero le prime grandi compagnie aeree nazionali, o 'di bandiera', molte delle quali esistono tuttora, come la British Airways inglese, l'Air France, la KLM in Olanda e così via.

Dall'elica al jet

Il motore a scoppio. Perché l'aviazione civile prendesse davvero piede bisognava però aspettare l'invenzione di un nuovo tipo di motore. Il Flyer e tutti gli aeroplani fino agli anni Quaranta del 20° secolo volavano grazie alla rotazione di una o più eliche montate nella parte anteriore. In un apparecchio di questo tipo, l'elica viene messa in movimento da un motore a scoppio montato sull'aereo e con la sua rotazione spinge indietro l'aria, creando così una differenza di pressione che spinge in avanti l'aereo. Lo stesso accade anche in una barca, che si muove perché l'elica spinge indietro l'acqua. L'elica è tuttora utilizzata per molti piccoli aerei, ma fin dagli anni Trenta i progettisti di aeroplani capirono che sarebbe stato impossibile raggiungere alte velocità con questo tipo di motore.

Il motore a reazione. Per riuscire ad aumentare la velocità degli aerei si cominciarono a sperimentare le turbine a gas e quindi la propulsione a getto (jet). In questo tipo di motore, una ventola risucchia l'aria dal davanti; un compressore ne aumenta la pressione, poi all'aria viene aggiunto un carburante e una scintilla fa sì che la miscela si accenda. I gas, esplodendo, si espandono ed escono ad alta velocità dalla parte posteriore del motore, spingendo in avanti l'aereo.

Con il passaggio ai motori a reazione, che avvenne su larga scala a partire dagli anni Cinquanta, i tempi di viaggio anche per i tragitti più lunghi si abbassarono moltissimo, diventò possibile costruire aerei molto più grandi e capienti, e quindi l'intera economia del volo civile cambiò. Il trasporto di passeggeri ebbe un rapido e grande sviluppo e alla fine degli anni Sessanta l'aereo aveva ormai ampiamente superato la nave come mezzo di trasporto per le grandi distanze.

Ma come fa l'aereo a non cadere?

Per capire come fa un aereo a stare sospeso in aria, possiamo iniziare a fare una semplice prova: mettere una mano fuori del finestrino mentre la macchina sta viaggiando a velocità sostenuta. Se la teniamo in posizione orizzontale sentiamo una forza che spinge violentemente la mano indietro. Se invece la incliniamo leggermente verso l'alto, sentiremo che la forza dell'aria la spinge non solo indietro, ma anche in alto. Anche se per un aereo le cose diventano molto più complicate, la forza che lo tiene su è più o meno la stessa. Un aereo decolla quando la forza che lo spinge in avanti, creata dai motori, uguaglia la resistenza offerta dall'aria. A quel punto il movimento crea un flusso d'aria che esercita sulle ali una forza, diretta verso l'alto, chiamata portanza. Il risultato complessivo della portanza e della resistenza creata dall'aria si chiama forza aerodinamica totale.

Le parti di un aeroplano

Fusoliera, ali e coda. Il corpo centrale dell'aereo, quello che ospita l'abitacolo dei piloti, i passeggeri e il carico, si chiama fusoliera. A essa sono fissate le ali, che permettono all'apparecchio di sollevarsi e rimanere in volo. A seconda delle scelte costruttive, le ali possono essere basse, medie o alte rispetto alla fusoliera e possono avere forma rettangolare, trapezoidale, a freccia o altre ancora. Anche la coda è una parte molto importante, perché contribuisce in modo fondamentale alla stabilità dell'aereo durante il volo, ed è formata da due superfici perpendicolari tra loro, di forma simile a quella delle ali ma di dimensioni minori.

Carrello, volante e freno. Una parte fondamentale sono i carrelli di atterraggio, formati da un gruppo di tre o più ruote gommate poste sotto la fusoliera e sotto il muso dell'aereo, che servono a far spostare l'aereo a terra, nella fase di decollo e in quella di atterraggio. Poiché i carrelli interferirebbero molto pesantemente con il volo dell'aereo, dopo il decollo scompaiono nella pancia dell'aereo, all'interno della fusoliera e del muso e tornano fuori prima dell'atterraggio.

Anche un aereo, come un'automobile, ha un 'volante' per scegliere la direzione e un 'freno' per rallentare. Sia sulle ali sia sulla coda vi sono parti mobili che servono a determinare la direzione del volo, modificando la portanza e i flussi d'aria attorno all'aereo. Gli alettoni sulla parte posteriore dell'ala, in particolare, servono a far alzare e abbassare il mezzo, mentre quelli anteriori servono ad aumentare la resistenza e a far rallentare l'aereo quando si avvicina alla fase di atterraggio. Le parti mobili della coda, invece, servono a governare le oscillazioni in senso orizzontale.

Gli strumenti di bordo

Nella cabina di pilotaggio, cioè l'abitacolo posto nella parte anteriore dell'aereo dove siedono i piloti, si trovano alcuni strumenti che aiutano a manovrare l'aereo. I più importanti sono l'anemometro, che misura la pressione esterna permettendo al pilota di prevedere i movimenti orizzontali e verticali dell'aeroplano; l'altimetro, che misura a quanti metri dal suolo si trova l'apparecchio; la bussola, che consente di individuare l'orientamento del mezzo rispetto ai punti cardinali; e l'orizzonte artificiale, che simula la visuale dell'orizzonte e insieme alla bussola permette di mantenere la direzione voluta anche in condizioni di scarsa visibilità. Nei grandi aerei usati per i voli di linea, tutti questi apparecchi sono ormai presenti in versione computerizzata.

I parenti dell'aeroplano

Esistono altri mezzi volanti che non sono, a voler essere precisi, degli aeroplani, ma sono a essi molto simili. Uno è l'idrovolante, progettato per decollare e atterrare sull'acqua anziché sulla terraferma. Al posto del carrello di atterraggio ha due grossi galleggianti fissati alla fusoliera. L'idrovolante è stato molto usato durante le prime fasi della storia dell'aviazione, quando l'affidabilità degli aerei non era ancora alta e atterrare sull'acqua era più sicuro che sulla terra, ma oggi viene usato solo per scopi molto particolari, come la sorveglianza delle coste o il soccorso in mare o, con appositi serbatoi, per spegnere incendi.

Un altro parente dell'aeroplano, con cui però condivide solo la forma, è l'aliante. Questo mezzo volante non è dotato di motore e non può, quindi, decollare da solo: viene 'lanciato' da un aereo che lo traina in quota e poi lo lascia. Ci sono due tipi di aliante: quello libratore, che una volta abbandonato può solo scendere planando, e quello veleggiatore, che invece può sfruttare le correnti ascensionali per salire di quota e rimanere in volo anche per diverse centinaia di chilometri.

Il controllo del volo

A differenza delle automobili, e in parte anche delle navi, i piloti degli aerei non possono scegliere la rotta che meglio credono o compiere manovre e deviazioni in autonomia. Il volo degli aeroplani è controllato in ogni momento dal personale a terra con l'ausilio di strumenti.

Nei primi anni dell'aviazione si utilizzava solo la radio per dare al pilota istruzioni sull'atterraggio, sulle condizioni a terra, sui movimenti di altri aerei e così via. Oggi ci si serve di radar per conoscere con precisione la posizione di ogni aereo e sistemi computerizzati che determinano la rotta con minime possibilità di errore. Ma alla base ci sono sempre esseri umani: sono i controllori di volo, professionisti altamente specializzati che lavorano nelle torri di controllo degli aeroporti e che per mezzo di diverse tecnologie seguono gli aerei, dal momento del decollo a quello dell'atterraggio. Sono loro che comunicano al pilota quando può decollare e da quale pista deve farlo per non rischiare di disturbare altri aerei; che lo tengono aggiornato sulle condizioni meteorologiche che incontrerà durante il volo e sulle eventuali modifiche da apportare alla sua rotta per evitare di incrociare altri aerei, civili o militari; e che concedono l'autorizzazione all'atterraggio una volta che l'aereo è giunto a destinazione.

La sicurezza di un aereo

Molte persone hanno una gran paura di volare e in effetti la sensazione di trovarsi sospesi per aria a diecimila metri di altezza può essere sgradevole. Ma in realtà l'aereo di linea è il mezzo di trasporto più sicuro che esista. Gli apparecchi delle grandi linee aeree vengono revisionati con regolarità e in modo molto approfondito. Inoltre un aereo passeggeri ha diversi motori (quattro, normalmente) e, se vi fosse un guasto in uno, gli altri basterebbero a tenere l'apparecchio in volo e a riportarlo a terra in totale sicurezza. La fase più critica del volo è quella dell'atterraggio, perché comporta comunque un urto piuttosto violento con il terreno quando l'aereo sta viaggiando ancora ad altissima velocità. Ma l'addestramento dei piloti e le apparecchiature sofisticate che vengono usate per guidare la manovra fanno sì che le probabilità di un incidente siano bassissime: nella maggior parte degli aeroporti è attivo un sistema automatizzato che guida via radio il pilota durante l'atterraggio fino a fargli toccare terra nel punto giusto e con la giusta velocità, riducendo al minimo le possibilità di un errore umano di manovra.

Oltre il muro del suono

Tutti gli aerei di linea adottati oggigiorno sono subsonici, viaggiano, cioè, a velocità anche molto alte (fino a 900 km/h) ma inferiori a quella del suono, che è di circa 340 metri al secondo, quindi oltre 1200 km all'ora. Al contrario, gli aerei da combattimento militari sono in grado di superare quel 'muro'. Gli aerei militari rappresentano oggi il punto più avanzato della tecnologia aeronautica. Alcuni sono in grado di nascondersi ai radar in modo da non poter essere avvistati dal nemico. Altri, grazie alla possibilità di orientare a piacimento il getto d'aria che esce dalla turbina e usarlo per contribuire a sollevare l'aereo, sono in grado di effettuare atterraggi e decolli in spazi molto ridotti, quasi come elicotteri, eliminando la necessità di una lunga pista.

C'è stato un solo tentativo di adottare il volo supersonico per il trasporto passeggeri: il Concorde. A partire dal 1976, il Concorde è stato usato per volare tra l'Europa e gli Stati Uniti, sulle linee Londra-New York e Parigi-New York. Ma i biglietti erano decisamente troppo costosi per la gente comune e a causa di ciò, oltre a un terribile incidente avvenuto vicino a Parigi nel 2000, il servizio è stato interrotto nel 2003. Oggi è di nuovo impossibile attraversare l'Atlantico in meno di otto ore.

I simulatori di volo

Ci sono aeroplani privi di fusoliera, ali e coda, che hanno solo l'abitacolo e che non si staccano mai da terra. Sono i simulatori di volo, ai quali si ricorre per addestrare i piloti prima che salgano su un aereo vero e proprio. I simulatori di volo sono dotati di un computer molto potente e di uno schermo su cui vengono riprodotte in modo molto realistico le condizioni esterne che il pilota può trovare davvero mentre guida un aeroplano.

Il jet lag

I voli molto lunghi, come quelli tra l'Europa e l'America, hanno uno spiacevole effetto collaterale: è il jet lag, che in inglese significa più o meno "sfasamento da jet". Il problema è che quando voliamo da est verso ovest o viceversa, attraversiamo diversi fusi orari e quando atterriamo il nostro organismo sta 'vivendo' un'ora diversa da quella che c'è fuori. Per esempio, se partiamo dall'Italia alle otto del mattino e arriviamo negli Stati Uniti otto ore dopo, per noi sono ovviamente le quattro del pomeriggio. In realtà, quando arriviamo a New York sono 'ancora' le dieci del mattino e abbiamo di fronte un'intera giornata. Spesso sono necessari diversi giorni per rimettersi 'in pari' con l'ora del paese in cui si è arrivati.