domenica 23 settembre 2012

La lotta tra legno e metallo

Un dettaglio del Caproni Ca.3 del Museo di Vigna di Valle


Il dibattito tutto tecnico sul materiale ideale per le costruzioni aeronautiche ha inizio con i pionieri stessi del "volo a motore" e si intreccia con le vicende storiche e politiche.

Nel 1914 ad esempio, sull'Annuario di Aeronautica, Ottorino Pomilio scriveva: "Da molto tempo si va affermando e ripetendo che a breve scadenza la costruzione in legno e la costruzione mista (legno e ferro) attualmente adottate saranno rimpiazzate dalla costruzione intieramente metallica. I fatti non sembrano confermare tali previsioni, almeno per ora". Ed anche: "L'alluminio invece è quasi totalmente scomparso e non è più adoperato che come lamiera per ricoprire le navicelle e le fusoliere o nei supporti degli strumenti, impieghi tutti che richiedono delle resistenze minime". Osserva tuttavia che "I legni cavi e intelati della prima ora sono stati abbandonati, perché troppo costosi e poco robusti".


Va detto che le leghe di alluminio disponibili ad inizio '900 erano piuttosto carenti in termini di proprietà meccaniche, se valutate con gli standard successivi, e giustificavano le critiche di Pomilio. Anche all'estero l'uso era limitato, se si fa eccezione per i dirigibili giganti Zeppelin; anzi si può dire che l'idea di impiegare quel metallo per la struttura rigida delle aeronavi, in modo da consentire di realizzare strutture di grandi dimensioni e piccolo peso, fu una delle maggiori intuizioni del conte Zeppelin.

Durante la Prima guerra mondiale le macchine volanti subirono una rapida evoluzione, ma il materiale di base rimase il legno, rivestito con tela ed alluminio. Ad esso si affiancarono le strutture a traliccio in tubi d'acciaio saldati, impiegate in particolare per le fusoliere degli aeroplani. Anche i dirigibili italiani, di tipo semirigido, avevano la struttura portante in tubi d'acciaio. Rodolfo Verduzio, progettando lo SVA, diede un'esempio di impostazione razionale della struttura di una macchina volante, che avrebbe fatto scuola per molti anni.

Le cose cambiarono con l'invenzione di leghe leggere con superiori caratteristiche meccaniche. Le costruzioni aeronautiche interamente in metallo arrivarono presto in Italia, tramite il Dornier "Wal". Questo robusto idrovolante, che fece il primo volo nel 1922, era costruito in Italia, vicino Pisa, per aggirare il divieto di fabbricare aeroplani in Germania incluso nei punitivi trattati di Versailles, a conclusione della Prima guerra mondiale. Fu costituita allo scopo la CMASA (Costruzioni Meccaniche Aeronautiche S.A.). L'aeroplano aveva fusoliera a scafo, una tozza ala alta rettangolare che si congiungeva, al centro, alla gondola dei due motori montati in tandem. Due corti tronconi alari inferiori facevano da galleggianti stabilizzatori.

Dornier Wal

In quegli anni i modelli di aeroplano si conquistavano fama e commesse tramite le imprese aeronautiche ed il Wal cominciò a collezionarne. Fecero sensazione i voli polari di Amundsen, con due macchine di questo tipo, così come quelli transatlantici dello spagnolo Ramon Franco. Il Wal fu un successo mondiale. Concepito per il trasporto civile, ne furono costruite varianti militari impiegate da molte nazioni.

Francesco De Pinedo decise invece di impiegare per le sue imprese transatlantiche il Savoia Marchetti S.55. Questo bimotore, che aveva fatto il primo volo nel 1924, aveva una configurazione insolita e più avanzata del Wal, con due fusoliere a scafo e la grande ala rastremata, sulla quale erano posti, sorretti da un traliccio, i due motori in tandem. Tuttavia era costruito con materiali più "tradizionali", ovvero prevalentemente in legno. La rivalità fra i due mezzi si riflesse sul dibattito sulle rispettive tecniche costruttive.

Le costruzioni aeronautiche erano tradizionalmente legate al legno, in tutto il mondo. In Italia questo si protrasse più a lungo a causa della carenza di materie prime. Il legno era materiale economico ed "autarchico", per cui l'impegno prioritario dei progettisti fu di sfruttarne al meglio le caratteristiche. Ciò contribuì a prolungare l'impostazione artigianale delle imprese aeronautiche nazionali. L'ing. Marchetti sintetizzò questa realtà affermando: "il legno è generoso e noi siamo poveri". Era il 1933 ed egli evidenziava come il legno fosse, nel complesso, più economico delle leghe di alluminio.

Verduzio, in un articolo comparso su "L'Aerotecnica" dell'ottobre 1934, dal titolo "Dal Legno al Metallo", confronta le proprietà dei due materiali e si dichiara amante del legno, ma orientato ad una progressiva evoluzione verso il nuovo materiale. Evidenzia come gli spessori sottili consentiti dal metallo inducano nuovi problemi strutturali ignoti con il legno, come quelli del carico di punta, dell'instabilità delle pareti sottili e delle deformazioni delle sezioni; ma osserva come nascano nuovi problemi prima ignoti, relativi alle vibrazioni ed all'aerelasticità: "Ma, se le antiche costruzioni aviatorie avevano fenomeni vibratori, dovuti quasi solamente alla presenza del motore o dei motori, installati bordo, ed in minima parte a fenomeni aerodinamici [...] ora le moderne costruzioni hanno fenomeni vibratori propri delle strutture, i quali spesso non dipendono dal funzionamento dei motori fenomeni che occorre prevedere e definire, stabilendo quali sono i valori delle velocità pericolosi per il velivolo". Il problema del flutter e degli altri fenomeni aeroelastici, in quegli anni, è drammaticamente aperto.

Mentre Savoia-Marchetti, IMAM e Caproni adottarono soluzioni "classiche", con costruzione mista in legno e traliccio d'acciaio rivestiti con alluminio, legno e tela, la CANT, tramite l'ing. Zappata, sviluppò una tecnica che utilizzava lamelle di legno sovrapposte ed incollate in più strati, una specie di composito ante-litteram che consentiva ottime prestazioni strutturali ma richiedeva molto lavoro e perizia artigianale. Fecero eccezione i progetti Breda Br.65 e Br.88, interament metallici, il secondo dei quali fu però però un completo fallimento, ed il Piaggio P.108, costruito in pochi esemplari ed unico bombardiere pesante dell'Asse! Era tuttavia un dato acquisito e riportato nei manuali di progettazione, nella seconda metà degli anni '30, che il legno comportava un aggravio di peso rispetto al metallo.

Struttura dell'ala del SM.82 "Marsupiale" di Vigna di Valle

Nella Seconda guerra mondiale, l'Italia fu in pratica l'unico belligerante a disporre di una flotta di plurimotori realizzati prevalentemente in legno. Il bombardiere medio Fiat Br.20, metallico, risultò addirittura inferiore ai suoi concorrenti CANT Z.1007 e Savoia Marchetti S.79. Paradigmatica la vicenda del CANT Z.1018, un bombardiere bimotore che è forse l'unico esempio di aeroplano progettato in due versioni completamente distinte, una metallica e l'altra lignea; probabilmente questa dispersione di sforzi fu uno dei motivi per cui non riuscì ad entrare in produzione, prima dell' "armistizio" del settembre 1943.

Per i caccia, fu più evidente la necessità di passare a costruzioni metalliche, per conseguire velocità maggiori. L'esperienza della guerra di Spagna aveva infatti dimostrato che i maneggevoli caccia biplani Fiat Cr-32 non erano in grado di inseguire i nuovi bombardieri monoplani. Il cambiamento avvenne tuttavia in Italia più tardi che nelle altre nazioni aeronauticamente sviluppate. I caccia della "serie 0" comparsi alla fine degli anni '30 mostravano la limitata esperienza con il metallo anche di progettisti senz'altro brillanti: il Macchi 200 possedeva un'aerodinamica eccellente ed una struttura robusta ma soffriva di peso elevato e di una costruzione estremamente elaborata. Castoldi, di fatto, impiegava la lega d'alluminio con criteri simili a quelli del legno, realizzando la struttura dell'aereo con tante piccole parti assemblate tra loro. In ciò non era certamente aiutato dalla limitata qualità delle leghe leggere di produzione nazionale. Questo difetto sarà ereditato dai modelli 202 e 205, per essere superato soltanto nel 205N e 206, rimasti prototipi. Per la Fiat il discorso non fu molto diverso: il G.50 era più semplice del Mc.200, ma ancora più pesante anche perché adottava l'acciaio per alcuni elementi stutturali fondamentali. Più ambizioso, ma ancora più pesante e complesso, era il Reggiane 2000, con la sua ala a cinque longheroni.

Insolito fu il percorso di Sergio Stefanutti. Partito da progettazioni in legno, si lanciò in assoluto anticipo di tempo sul metallo, e per di più per un progetto del tutto avveniristico: il prototipo SS.4, caccia monoplano, canard, con ali a freccia, motore spingente ed armamento pesante, fu velocemente, e forse ingiustamente, abbandonato dopo che il secondo volo si concluse con un tragico incidente, nel 1939. Stefanutti fece poi, durante la guerra, una sorta di dietrofront, nel tentativo di progettare un caccia interamente autarchico come materiali e motorizzazione, dando vita ad una serie di prototipi in legno. Dopo tornò al metallo per un nuovo progetto ambizioso e destinato ad una sorta di eutanasia: realizzare il caccia supersonico italiano. E' la storia della serie di prototipi che, dopo le prime esperienze sul "Freccia" e sul "Sagittario" in legno, si sviluppava con i caccia "Sagittario 2" e "Ariete" e doveva arrivare al "Leone", tutti realizzati presso l'Aerfer di Pomigliano d'Arco.

AERFER Sagittario 2

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