Le particolari esigenze della configurazione biciclo

 

Stabilità a terra

Indipendentemente dal tipo di veicolo con cui si ha a che fare, la relazione tra il punto di contatto delle ruote ed il centro di gravità è essenziale per la sua stabilità direzionale. Basta osservare i viaggiatori in un qualsiasi aeroporto mentre lottano con i loro carrelli dei bagagli per capire cosa voglio dire. Questi capolavori della cattiva progettazione sono stati ideati per andare in qualsiasi direzione eccetto quella desiderata da chi li sta adoperando.

Date un'occhiata all'aereo di sinistra della Figura 53. Essendo un triciclo, il centro di gravità si viene a trovare anteriormente al carrello principale. Durante il rullaggio, una forte raffica di vento tende ad indurre una sbandata a sinistra (figura a destra). Al di fuori di una deviazione facilmente correggibile della direzione originale, non c'è tendenza al testa-coda poiché:

a) il carrello anteriore, tramite il suo braccio di forza ad una certa distanza oltre il centro di gravità, resiste all'effetto banderuola indotto dal vento;

b) la distanza tra la ruota destra ed il centro di gravità (B) diviene maggiore rispetto alla distanza (A) che corrisponde alla forza che tende a causare il testa-coda, quindi vi è una tendenza naturale a correggere sul nascere la sbandata e continuare il percorso rettilineo.

La Figura 54 illustra il comportamento di un biciclo nelle medesime circostanze. Il disegno di sinistra mostra che in un biciclo il centro di gravità si viene a trovare dietro al carrello principale. Questo è inevitabile, altrimenti il mezzo tenderebbe a poggiarsi in avanti sul muso ad ogni minima sollecitazione, ma su questo torneremo più avanti.

Dunque, anche in questo caso, arriva una raffica di vento da sinistra e, a meno che il ruotino posteriore possa essere bloccato in direzione dell'asse longitudinale dell'aereo (meccanismo di cui, per inciso, è dotata una minoranza dei bicicli) la successiva sequenza degli eventi può essere potenzialmente pericolosa se sfugge di mano poiché:

1) Sulla maggioranza dei bicicli esiste un meccanismo di limitazione di sterzata, mediato da connessioni a molle con la pedaliera. Dopo circa 25° (a seconda del tipo di aereo) si sgancia una camma connessa ad una molla, permettendo al ruotino posteriore di pivottare liberamente. Questo può costituire un aiuto durante il parcheggio, ma è la causa di infinite preoccupazioni quando il vento al traverso fa proprio di tutto per "far rincorrere il muso dalla coda". Una volta che il ruotino sii sgancia dal controllo della pedaliera, non è più in grado di controllare la sbandata. Da questo punto di vista la configurazione triciclo è nettamente più funzionale.

2) La distanza B fra la ruota destra ed il centro di gravità è ora inferiore rispetto alla distanza A. In altre parole, il momento di A è maggiore del momento di B, quindi il centro di gravità si porterà rapidamente oltre la ruota sinistra, che diventerà il centro per il più classico dei testa-coda.

Se facciamo attenzione, non sarà difficile capire che più il carrello viene a trovarsi davanti al centro di gravità, più il biciclo diventerà instabile a terra, perché la differenza tra i momenti A e B sarà più accentuata. Molti dei problemi di stabilità associati con la configurazione biciclo potrebbero essere risolti, qualora si riuscisse a portare il centro di gravità il linea o poco davanti al carrello principale ma, come spiegherà la sezione seguente questo velivolo sarebbe incontrollabile a terra.

Gli effetti della frenata

Il disegno di destra della Figura 55 mostra le relazioni esistenti tra il centro di gravità ed un carrello triciclo. Il pilota del velivolo sta rullando in completo relax, essendosi rassegnato al fatto di essere il numero 19 al decollo, quando senza preavviso e senza causa apparente, l'aereo numero 18 che lo precede decide di fermarsi improvvisamente. Ovviamente il pilota frena con fermezza e decisione. Il disegno di sinistra mostra che il centro di gravità avrebbe voglia di continuare per la sua strada, a causa della forza di inerzia proporzionale all'azione ritardante dei freni. Sia che l'aereo si stia muovendo, sia che stia fermo, il suo peso si scarica verticalmente verso il basso; pertanto, la combinazione di queste due forze (definita sui migliori testi "la risultante") agisce in una direzione che assicura che il peso rimanga dietro la ruota anteriore. E di ciò dobbiamo tutti essere grati. Limitandosi a produrre nell'aereo un piccolo beccheggio di disappunto, il carrello anteriore impedirà alla coda di alzarsi tanto da causare il contatto dell'elica con il suolo.

Consideriamo ora la situazione nel caso del biciclo (Figura 56). Lo stesso pilota a bordo di uno di questi mezzi potrebbe incorrere in qualche problema, poiché è difficile vedere in avanti (un argomento di cui parleremo oltre) e dovrà prestare attenzione a che non si sviluppi una sbandata. Come appena spiegato, il centro di gravità si trova dietro al carrello principale e, avendone l'opportunità, non tarderà a cercare di portarsi al davanti.

Ed ecco arrivare la stessa frenata brusca, con l'innescarsi della medesima risultante tra peso dell'aereo ed inerzia del centro di gravità. Questa volta la risultante si scaricherà davanti al carrello principale, ad una distanza proporzionale alla forza della frenata. Il centro di gravità tenderà quindi a rompere gli indugi: la coda si solleverà ed essendo saldamente connessa al resto dell'aereo, l'elica andrà inevitabilmente ad urtare il terreno.

Ovviamente, i progettisti degli aerei bicicli (taluni di questi aerei sono ancora in produzione) fanno del loro meglio per evitare le situazioni di cui sopra. Ma anche il miglior progettista si trova di fronte al conflitto di necessità tra l'assicurare una stabilità direzionale (quindi piazzando il carrello non troppo avanti) ed evitare la tendenza al capottamento (per averlo piazzato troppo indietro). Ma vi sono anche altri fattori che influenzano la stabilità direzionale e la tendenza al capottamento, per esempio la lunghezza delle gambe del carrello principale, la sua larghezza, la sua distanza dal ruotino di coda, il tipo di quest'ultimo (pivottante, connesso in modo fisso o mediante molle alla pedaliera, bloccabile, e così via) ma nella pratica non c'è bisogno di preoccuparsi di questi fattori. E' meglio lasciare questi problemi ai progettisti, sapendo di poter criticare in seguito il loro sforzi!

Dopo aver descritto alcuni dei problemi connessi con la configurazione biciclo, è ora opportuno descrivere la tecnica necessaria alla sua condotta. Sebbene questa pubblicazione sia limitata agli atterraggi, considerata la totale estraneità dei bicicli alla maggioranza dei piloti, prima di parlare del ritorno a terra pare opportuno fare cenno a come distaccarsene.