Sistema Idraulico Aereo: Funzionamento e Componenti Essenziali
Un aereo di linea è un aeromobile progettato per il trasporto di passeggeri da un luogo all'altro. Questi aeromobili sono utilizzati dalle compagnie aeree commerciali per fornire servizi di trasporto di massa su lunghe distanze. Gli aerei di linea possono variare notevolmente in dimensioni e capacità, da aerei regionali più piccoli che trasportano meno passeggeri a grandi aerei a lungo raggio in grado di ospitare centinaia di persone.
Gli aerei di linea sono progettati per essere efficienti in termini di carburante, affidabili e conformi alle normative internazionali dell'aviazione civile. Possono includere diverse classi di servizio, come economy, business e first class, per soddisfare le esigenze e le preferenze dei passeggeri.
Struttura di un Aereo
Un aereo è un complesso sistema di trasporto caratterizzato da una struttura ben progettata per garantire sicurezza, efficienza e performance durante il volo. La sua configurazione comprende diverse componenti fondamentali:
- Fusoliera: rappresenta il corpo principale dell'aereo, alloggiando la cabina di pilotaggio, i passeggeri e il carico. La sua forma può variare a seconda del tipo di aereo, offrendo diverse configurazioni aerodinamiche.
- Ali: sono essenziali per generare la portanza necessaria al sollevamento dell'aereo durante il volo. Posizionate sulla parte superiore della fusoliera, possono assumere forme diverse come ali fisse o mobili.
- Impennaggi: comprendono l'impennaggio verticale (deriva) e l'impennaggio orizzontale (piani di coda), contribuendo al controllo dell'aereo, regolandone stabilità e direzionalità.
- Motori: forniscono la spinta necessaria attraverso l'aria, posizionandosi sotto le ali o su altre parti dell'aereo a seconda del design specifico.
- Carrello di atterraggio: supporta l'aereo durante le fasi di decollo e atterraggio, spesso retrattile per ridurre la resistenza durante il volo.
- Sistemi di controllo: quali alettoni, flap, timone ed equilibratori, consentono ai piloti di gestire l'assetto e la direzione dell'aereo.
- Strutture interne: come longheroni, stringers e travi, offrono supporto strutturale e contribuiscono alla robustezza complessiva dell'aereo.
La costruzione di un aeromobile coinvolge l'uso di materiali avanzati come leghe di alluminio, compositi leggeri come la fibra di carbonio e acciaio, garantendo un equilibrio tra resistenza e peso ottimale per le prestazioni di volo.
Telaio dell'Aereo
Tutta la struttura dell’aereo - ali, fusoliera, coda etc. - in gergo viene definita “Cellula”. Della cellula quindi fanno parte il telaio e la copertura esterna. La struttura esterna è quella che noi vediamo da fuori, l’involucro, ed è composta da migliaia di pannelli che sono fatti di materiali compositi, principalmente alluminio o in fibra di carbonio.
Il telaio, cioè lo scheletro dell’aereo, quello che non vediamo, e su cui è fissata la copertura esterna, è formata da tanti grossi anelloni, quelli che danno all’aereo di linea la tipica forma a cilindro. Questi telai circolari sono collocati uno dopo l’altro in parallelo e collegati tra di loro tramite delle lunghe aste, che partono dal naso e arrivano alla coda formando una struttura reticolare flessibile e resistente che avvolge tutto l’aereo.
A completare il reticolo ci sono le travi del pavimento che supportano i pannelli dove poi sono collocati i sedili dei passeggeri. Fa parte della cellula di un aereo anche il Radome che si trova proprio sul muso dell’aereo e contiene il radar meteorologico. Al centro dell’aereo c’è la cassa alare centrale, a questa cassa alare centrale sono collegati i telai delle ali alla fusoliera.
La cassa alare viene sostenuta dalla trave di chiglia, praticamente un’asta di supporto che va dal naso alla coda per tenere unita tutta la struttura conferendole robustezza. Tutto questo blocco centrale, il più delicato di tutto l’aereo, è racchiuso in un involucro protettivo, la carenatura.
Struttura delle Ali
Come la fusoliera, anche le ali hanno due longheroni, cioè delle aste, che in questo caso vanno dalla cabina fino alla punta dell’ala. Queste due aste sono collegate tra di loro grazie alle céntine, queste qui, che si ripetono a intervalli regolari. Longheroni e cèntine formano lo scheletro dell’ala e danno la forma al profilo alare. Questa struttura riesce a dare alle ali resistenza e flessibilità. Se fossero di un pezzo unico, si romperebbero molto più facilmente.
Il motore dell’aereo sta proprio sull’ala, precisamente è fissato al longherone anteriore con un sostegno in titanio. Se ci spostiamo sulla coda dell’aereo sono presenti gli stabilizzatori verticali e orizzontali che hanno una struttura simile a quelle delle ali.
Superfici di Controllo
Per controllare l’apparecchio, l’aereo è dotato delle cosiddette superfici di controllo. Sulle ali si trovano gli alettoni, che servono a far virare l’aereo. Questi funzionano in maniera opposta, ovvero se un alettone si alza verso l’alto quello sull’ala opposta si muoverà verso il basso, facendo virare di conseguenza l'aereo.
Gli elevatori che si trovano sulla coda, con il loro movimento in su e giù, fanno alzare o abbassare la punta dell’aereo. Il timone di coda che controlla la rotazione verso destra o sinistra della punta dell’aereo.
Sulle ali oltre agli alettoni si trovano i Flap e slat. Prima del decollo e prima dell’atterraggio dalle ali escono delle appendici per aumentare la superficie alare. Le appendici che escono davanti l’ala sono gli slat, quelle dietro i flap. Quando vengono azionati l’ala sostanzialmente è più grande e quindi genera più portanza, quindi riesce a stare in volo anche a bassa velocità.
Serbatoi di Carburante
L’ala oltre a far sollevare l’aereo da terra e a farlo volare, funge da gigantesco serbatoio di carburante, diviso in tre sotto serbatoi: serbatoio ala sinistra, serbatoio centrale e serbatoio ala destra. Questo aereo può trasportare fino a 21.504,92 litri di carburante, aggiungendo un peso di circa 17.395,27 chilogrammi quando c’è il pieno.
Il carburante viene caricato attraverso una porta che si trova sull'ala, il cui processo è controllato da un pannello di rifornimento. Durante il rifornimento, per garantire che il carburante venga distribuito uniformemente, sono presenti delle valvole automatiche che spingono il carburante in tutti i serbatoi.
Il carburante viene portato dalle ali ai motori, tramite una pompa principale azionata da un sistema di trasmissione collegato direttamente al motore a reazione.
Carrelli di Atterraggio
Il carrello di atterraggio è collegato a una parte rinforzata delle ali. Durante il volo, i carrelli principali sono nascosti all'interno delle ali e nella fusoliera, quando viene azionata l’apertura del carrello, un pistone idraulico collegato al montante, fa ruotare il carrello in posizione verticale.
Quando il carrello si è aperto completamente, un supporto laterale e una barra di bloccaggio mantengono il carrello saldamente in posizione. Quando la ruota tocca terra, le vibrazioni vengono assorbite dai montanti che sono riempiti di azoto e olio e agiscono letteralmente come ammortizzatori durante l'atterraggio. Ogni ruota ha un freno in carbonio per resistere a condizioni estreme e alte velocità.
Motori a Reazione
Gli aerei di linea moderni sono dotati di motori a reazione che spingono in avanti l’aereo. Un motore a reazione, o jet, funziona catturando e comprimendo l'aria dall'ambiente circostante. Questa aria compressa viene poi mescolata con carburante e infiammata, generando gas ad alta pressione e temperatura.
L'espulsione veloce di questi gas attraverso l’ugello posteriore produce una forza in avanti chiamata spinta. Questo ciclo si ripete continuamente, fornendo la spinta necessaria per far muovere l'aereo in avanti.
Finestrini e Portelloni
I finestrini della cabina di pilotaggio non sono come quelli della fusoliera. Più che finestrini sarebbe più appropriato chiamarle finestre e sono iper-resistenti, ovviamente. Difatti sono composte da tre strati di vetro rinforzato per attutire gli urti. I finestrini dei passeggeri sono invece di vetro acrilico e contribuiscono a sostenere l’integrità strutturale della fusoliera.
Per entrare nell'aereo, ci sono due portelloni principali, uno davanti e una dietro, con porte di servizio sul lato opposto. Sotto l'aereo, sul lato destro, ci sono le porte di accesso di carico dove vengono riposte le valigie.
Le porte prima di essere aperte devono essere prima disarmate. Sulla porta è presente una leva che disabilita l’apertura dello scivolo di emergenza: una volta alzata questa leva si accende una spia rossa lampeggiante chiamata di sovrapressione, visibile sia dall’interno che dall’esterno della porta. Finché la luce è accesa, vuol dire che c’è ancora una differenza di pressione tra interno ed esterno. La porta quindi non si può ancora aprire. Quando la luce si spegne vuol dire che si è raggiunto un equilibrio di pressione e la porta si può aprire.
Sistemi di Sicurezza
L'aereo, per funzionare al meglio delle sue possibilità, è fornito di diversi sistemi vitali che gestiscono tutte le attività di volo, come: computer di bordo e illuminazione, sistemi idraulici, pressurizzazione e i sistemi di emergenza. Vediamo i principali.
Pressurizzazione
Il sistema di pressurizzazione dell'aereo funziona prendendo aria esterna e comprimendola attraverso pompe connesse ai motori. Prima di entrare nella cabina, questa aria compressa passa attraverso uno scambiatore di calore che la raffredda. Questo processo è fondamentale per garantire un ambiente confortevole per i passeggeri e l'equipaggio durante il volo, soprattutto a quote elevate dove la pressione atmosferica naturale è ridotta.
Non tutti sanno che gli aerei sono anche dotati di vari sistemi per far sciogliere il ghiaccio che si accumula sulle superfici delle ali.
In caso di depressurizzazione della cabina, le maschere di ossigeno si attivano automaticamente e, grazie a un generatore posto sopra ogni fila di sedili, sono in grado di fornire circa 13 minuti di ossigeno per passeggero.
Gli scivoli montati sulle porte invece sono conservati in appositi vani sotto ogni porta per i passeggeri e per l'equipaggio. Una leva nella porta, attiva il meccanismo di apertura degli scivoli, che si aprono automaticamente.
In caso di interruzione totale dell'alimentazione elettrica, una turbina ad aria compressa, detta RAT (Ram Air Turbine), si dispiega automaticamente e sfrutta il movimento dell'aereo nell'aria per generare energia elettrica di emergenza. Questa energia mantiene in funzione i sistemi di emergenza, il carrello di atterraggio e il sistema idraulico di emergenza.
Infine sulla coda del veicolo è posizionata la cosiddetta “scatola nera”, che è in sostanza un registratore di dati di volo che monitora e registra le ultime ore di volo in caso di incidente, permettendo poi alle autorità di ricostruire gli eventi prima dell’incidente, inoltre dotato di un segnalatore subacqueo che emette un segnale per 90 giorni per localizzare l’aereo.
Sistemi Antighiaccio
È un problema da non sottovalutare, sia per la rapidità con la quale esso può presentarsi sia per i problemi che può portare in alcune situazioni a terra e in volo. Basti pensare che nella storia dell’ aviazione commerciale sono stati 14 gli incidenti, anche molto gravi, causati dalla formazione di ghiaccio.
In presenza di ghiaccio sul bordo di attacco e sulle semiali, le curve di Cp e Cr (Coefficiente di portanza e di resistenza) in funzione dell’angolo di attacco subiscono una notevole modifica che alza la velocità di stallo, oltre a poter causare vibrazioni e modifiche non desiderate agli assetti di volo.
I tre tipi di ghiaccio che possono formarsi sui velivoli vengono classificati secondo i parametri che li contraddistinguono:
- Sistema mediante aria calda, dove viene sfruttato un flusso d’aria prelevato da uno degli stadi del compressore per riscaldare la zona critica interessata. Tipicamente viene usato per i bordi di attacco alari e per le prese d’aria dei motori.
- Sistema meccanico. Tipicamente usato per i bordi di attacco di ali e piani di coda, esso sfrutta per un azione esclusivamente di De-Ice il gonfiaggio di apposite camere d’aria presenti sul bordo di entrata. Gonfiandosi provocano una variazione alla forma del profilo che, non essendo più liscio ed uniforme, causa il distacco istantaneo della massa di ghiaccio. L’utilizzo sui velivoli moderni è raro ma presente, sopratutto nei velivoli turboelica.
- Sistema mediante effetto Joule (resistenze elettriche). Questo sistema sfrutta il calore prodotto mediante effetto joule da resistenze elettriche poste nelle zone critiche, dove il loro utilizzo è più efficace. Gli utilizzi tipici di questo sistema sono i tubi di pitot, le prese statiche, i vetri della cabina e le eliche. In questo specifico caso le resistenze sono poste nella parte di pala più vicina all’ogiva.
Un’operazione frequentemente visibile in aeroporti situati in zone geografiche con climi freddi è quella del de-icing. Attraverso l’utilizzo di appositi mezzi presenti in aeroporto, viene sparata sull’aereo una soluzione di acqua e liquido Killfrost, solitamente ad una temperatura di circa 60 Gradi.
Quello che differenzia i due passaggi è il tipo di liquido utilizzato. Nel caso ci sia la necessità di svolgere la procedura in un solo passaggio verranno utilizzati i fluidi di tipo 2,3,4, ma questo è sconsigliato, anche da parte degli enti quali EASA e FAA, in quanto oltre alla possibile presenza di residui essi non eliminano con efficacia eventuali tracce di liquidi antighiaccio utilizzati per piste e vie di rullaggio. Questi liquidi, sollevati dalle ruote durante la corsa di decollo, atterraggio e durante il taxi, possono ridurre l’efficacia dei liquidi della seconda categoria.
Regolamentazione e Sicurezza Aerea
La responsabilità della regolazione e della verifica del rispetto degli standard di sicurezza di un vettore aereo è attribuita all’Autorità dello Stato di appartenenza dello stesso. L’ENAC, quale Autorità dell’aviazione civile in Italia, effettua la sorveglianza diretta sugli aeromobili; la finalizzazione di questa sorveglianza è il riconoscimento ed il mantenimento delle condizioni di navigabilità attraverso il rilascio dell’Airworthiness Review Certificate, documento che attesta l’efficienza dell’aeromobile da allegare al Certificato di Navigabilità.
Gli accertamenti sugli aeromobili sono effettuati mediante ispezioni a terra ed in volo e nella approvazione e verifica di efficacia dei programmi di manutenzione correlati con le condizioni di impiego (documentazioni tecniche, avarie, trend di prestazioni, ecc.).
Nel caso di aeromobili con marche estere in locazione (dry lease) ad operatori italiani, l’Enac viene delegato alla sorveglianza da parte dell’autorità dello Stato di registrazione; gli accertamenti tendenti alla verifica delle condizioni di navigabilità sono analoghi a quanto previsto per gli aeromobili immatricolati in Italia più le eventuali condizioni aggiuntive previste dagli accordi con l’autorità estera.
Nel caso di aeromobile noleggiato con equipaggio (wet lease) l’Enac rilascia l’autorizzazione all’utilizzo solo se sussistono nel Paese di provenienza condizioni di sicurezza equivalenti a quelle nazionali.
Per quanto riguarda la manutenzione, essa deve essere obbligatoriamente effettuata da imprese certificate secondo il Regolamento Europeo CE 2042/2003, Parte 145.
Programmi di Sicurezza Aerea
Il sistema di sorveglianza degli operatori italiani di trasporto aereo è perfettamente in linea con gli standard ICAO e con i regolamenti dell’Unione Europea. L’Enac infatti applica la normativa AIR OPS, Regolamento (UE) n. 965/2012, che regola il trasporto aereo commerciale con aeroplani ed elicotteri.
Tutti gli operatori nazionali sono in possesso di certificazione tecnico-operativa e sono sorvegliati sulla base di programmi che prevedono verifiche continue sia sul sistema che sulle singole attività, a terra e in volo, siano esse tecniche, operative, di addestramento o di manutenzione.
La rispondenza dell’organizzazione - intesa come un insieme di personale, strutturazione funzionale interna, procedure, infrastrutture e aeromobili - alle normative tecnico-operative previste per le operazioni di Trasporto Aereo Commerciale, (Trasporto Pubblico) sono attestate dall’AOC (Air Operator Certificate) o COA (Certificato di Operatore Aereo).
Il processo di rilascio di un AOC da parte dell’Enac è un processo di verifica di rispondenza ai requisiti lungo e complesso, che può durare dai tre ai sei mesi e al quale prendono parte varie professionalità dell’Ente. I controlli che sono alla base del rilascio e della successiva sorveglianza sono diretti al personale (possesso della competenza e dei titoli), alle procedure (efficacia e rispetto delle previsioni regolamentari), ai mezzi (idoneità al volo e per il tipo di operazioni) ed infine alla verifica sul campo.
Una volta rilasciato il COA, l’effettuazione dell’attività di trasporto aereo è subordinata all’emissione della relativa licenza di esercizio da parte dell’Enac. La licenza di esercizio consente ad una impresa di effettuare a titolo oneroso il trasporto aereo di passeggeri, posta e/o merci secondo le modalità indicate nella licenza stessa.
Il Regolamento (CE) n. 1008/2008 stabilisce i requisiti per il rilascio ed il mantenimento delle licenze di esercizio ai vettori aerei comunitari; tali requisiti attengono in particolare agli aspetti tecnico-operativi e giuridico, economico-finanziari.
Il Programma SANA
Il Programma, denominato SANA (Safety Assessment of National Aircraft) per indicarne la applicabilità agli aeromobili operati da vettori nazionali, si propone inoltre di migliorare l’efficacia temporale e gestionale dell’attività ispettiva già condotta dai team di sorveglianza delle Direzioni Operazioni dell’Enac, ed aggiungere un ulteriore elemento di ritorno sul rispetto degli standard di sicurezza della flotta nazionale.
Il programma consiste nella pianificazione, svolgimento ed analisi di ispezioni di rampa, mirate alla verifica delle condizioni di sicurezza di impiego degli aeromobili effettuate durante il transito degli aeromobili stessi oppure in arrivo o in partenza, secondo una lista di controllo predefinita. Successivamente saranno coinvolti gli ispettori aeroportuali già impegnati in attività SAFA.
Il Programma SAFA
Il Programma SAFA ha avuto inizio con la partecipazione degli Stati membri su base volontaria. Tale attività viene espletata prendendo a riferimento gli Standard stabiliti dall’ICAO nei suoi Allegati Tecnici e ha lo scopo di riscontrare eventuali carenze degli operatori stranieri rispetto a tali standard.
Tutti i dati delle ispezioni affluiscono in un unico data base europeo consultabile da ciascuno Stato membro. L’ispezione di rampa, infatti, si svolge nel breve tempo di transito dell’aeromobile sullo scalo, senza possibilità di verificare le condizioni delle strutture interne e degli impianti, il loro funzionamento e la rispondenza delle attività manutentive ai programmi stabiliti dai costruttori e dall’Autorità di sorveglianza estera.
In ambito nazionale, il programma ispettivo viene gestito da un coordinatore nazionale con una programmazione delle ispezioni, secondo priorità stabilite sulla base di diversi parametri (risultati di precedenti ispezioni sul nostro territorio, analisi delle ispezioni condotte a livello europeo, indicazioni di priorità fornite dall’ EASA che si basano sui dati ricevuti dalle varie Autorità nazionali).
Security Aerea
I fatti dell’11 settembre 2001 hanno dimostrato che gli attentati aerei possono minacciare qualsiasi nazione e non solo le aree geografiche coinvolte in situazioni di evidente criticità. Le amministrazioni dello Stato competenti in materia di security dell’aviazione civile sono principalmente la Presidenza del Consiglio dei Ministri, il Ministero dell’Interno, il Ministero dei Trasporti.
All’Enac in particolare spetta il compito di definire e coordinare le misure di sicurezza del trasporto aereo, stilando il Programma Nazionale di Sicurezza, verificandone costantemente lo stato di applicazione e predisponendo quando necessario gli opportuni aggiornamenti; inoltre di sua competenza gli adempimenti attuativi relativi all’affidamento in concessione dei servizi di security e alla vigilanza sulla loro regolarità ed efficienza, da svolgere in stretta correlazione con le autorità di Pubblica Sicurezza.
Per effettuare i controlli di security si utilizzano apparati metal detector, apparecchiature per l’ispezione radioscopica del bagaglio a mano, apparati per la rilevazione di esplosivi. L’attività di controllo può essere svolta dal personale aeroportuale autorizzato ai sensi del DM.85/99, professionalmente addestrato in conformità alle disposizioni dell’Enac, utilizzando apparati omologati di controllo della sicurezza.
Anche le compagnie aeree nazionali ed estere che operano negli aeroporti italiani devono dotarsi di un proprio Programma di Sicurezza conforme a quello nazionale. Dalla fine del 2002 l’Enac ha svolto una notevole attività in funzione della security, monitorando tutte le società e le compagnie aeree nazionali ed estere che compongono il panorama dell’aviazione civile italiana.
Pressurizzazione: Dettagli e Funzionamento
Il corpo dell’aereo, la fusoliera, è un tubo lungo in grado di sopportare una discreta differenza di pressione dell’aria tra interno ed esterno; pensala come una grande bottiglia di plastica. Non possiamo però farlo perché è difficile sigillare perfettamente l’enorme fusoliera di un aeroplano e, anche se potessimo, i passeggeri consumerebbero rapidamente l’ossigeno disponibile.
Una fusoliera è un po’ come una bottiglia di soda con un foro nella parte posteriore: i sistemi di pressurizzazione pompano costantemente aria compressa proveniente dai compressori presenti nei motori. Le valvole sono controllate automaticamente dal sistema di pressurizzazione dell’aeromobile.
Se è necessaria una pressione maggiore all’interno della cabina, la valvola si chiude. Per ridurre la pressione della cabina, la valvola si apre lentamente, consentendo a più aria di fuoriuscire. Uno dei vantaggi di un sistema di pressurizzazione è il flusso costante di aria pulita e fresca che si muove attraverso l’aeromobile.
I sistemi di pressurizzazione sono progettati per mantenere la pressione all’interno della cabina tra 0,81 e 0,75 atm a quota di crociera. L’aeromobile deve essere progettato per resistere alla pressione differenziale, che è la differenza tra la pressione dell’aria all’interno e quella all’esterno dell’aeromobile. Maggiore è la pressione differenziale, più forte (e più pesante) l’aereo deve essere costruito.
È possibile costruire un aereo in grado di resistere alla pressione a livello del mare durante la crociera, ma richiederebbe un aumento significativo dello spessore della fusoliera e quindi del peso del velivolo.
L’aria all’interno della cabina dell’aeromobile ha un’umidità molto bassa. Il consumo di alcol invece, a causa della disidratazione, può comportare effetti più evidenti e fastidiosi. Anche il cibo potrebbe assumere un sapore diverso o potrebbe anche risultare insipido. La bassa umidità della cabina dell’aeromobile e la bassa pressione dell’aria riducono il senso del gusto e dell’olfatto fino al 30% in meno.
In fase di atterraggio, la pressione in cabina torna a salire, mentre quella all’interno dell’orecchio è ancora a livello di crociera. Il timpano è spinto all’interno, per questo avvertiamo le orecchie tappate e l’udito ovattato.
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