Elicottero

La prima esposizione scientifica dei principi che hanno portato al successo dell’elicottero è stata fatta nel 1843 da Sir George Cayley, che è anche considerato da molti come il padre del volo ad ala fissa. Da quel momento in poi, un vero e proprio pool genetico di idee di elicottero è stato generato da numerosi inventori, quasi interamente in forma di modello o schizzo. Molti erano vicoli ciechi dal punto di vista tecnico, ma altri contribuirono a una parte della soluzione finale. Nel 1907 ci furono due significativi passi avanti. Il 29 settembre, i fratelli Breguet, Louis e Jacques, sotto la guida del fisiologo e pioniere dell’aviazione Charles Richet fecero un breve volo nel loro Gyroplane No. 1, alimentato da un motore di 45 cavalli. Il Gyroplane aveva un telaio a ragnatela e quattro serie di rotori. Il velivolo pilotato si sollevava da terra ad un’altezza di circa due piedi, ma era legato e non era sotto controllo. Breguet divenne un nome famoso nell’aviazione francese, e col tempo Louis tornò a lavorare con successo negli elicotteri. Più tardi, in novembre, il loro connazionale Paul Cornu, che era un costruttore di biciclette come i fratelli Wright, raggiunse un volo libero di circa 20 secondi, raggiungendo un’altezza di un piede in un’imbarcazione a doppio rotore alimentata da un motore da 24 cavalli. Un altro uomo che, come i Breguet, avrebbe flirtato con l’elicottero, per poi farsi un nome con i velivoli ad ala fissa, e tornare in seguito alla sfida del volo verticale, fu Igor Sikorsky, che fece alcuni esperimenti senza successo più o meno nello stesso periodo.

I 25 anni successivi furono caratterizzati da due tendenze principali nel volo verticale. Una era l’ampia diffusione di successi minori con gli elicotteri; la seconda era l’apparizione e l’apparente successo dell’autogiro (scritto anche autogyro).

L’elicottero ha visto un successo incrementale in molti paesi, e la seguente breve rassegna evidenzierà solo quelli i cui contributi sono stati alla fine trovati in elicotteri sviluppati con successo. Nel 1912 l’inventore danese Jacob Ellehammer fece brevi salti in un elicottero che aveva rotori contrarotanti e controllo ciclico del passo, quest’ultimo un’importante intuizione sul problema del controllo. Il 18 dicembre 1922, un elicottero complesso progettato da George de Bothezat per la U.S. Army Air Force si sollevò da terra per poco meno di due minuti, sotto controllo minimo. In Francia, l’inventore argentino Raúl Pateras Pescara, che progettò diversi elicotteri negli anni ’20 e ’30 che applicavano il controllo del passo ciclico e, se il motore si guastava, l’autorotazione del rotore, stabilì un record di distanza in linea retta il 18 aprile 1924, di 736 metri (2.415 piedi). Lo stesso anno in Francia, il 4 maggio, Étienne Oehmichen stabilì un record di distanza per gli elicotteri volando un cerchio di un chilometro di lunghezza.

In Spagna l’anno precedente, il 9 gennaio 1923, Juan de la Cierva fece il primo volo di successo di un autogiro. Un autogiro funziona secondo un principio diverso da quello di un elicottero. Il suo rotore non è alimentato, ma ottiene la portanza dalla sua rotazione meccanica mentre l’autogiro si muove in avanti nell’aria. Ha il vantaggio di un decollo relativamente breve e di una discesa quasi verticale, e il successivo successo degli autogiri di Cierva e di quelli dei suoi concorrenti sembrava gettare un’ombra sul futuro dello sviluppo degli elicotteri. Gli autogiri furono rapidamente migliorati e furono prodotti in diversi paesi, sembrando riempire una nicchia così utile da mettere temporaneamente in ombra l’elicottero. Ironicamente, però, la tecnologia della testa del rotore e della pala del rotore sviluppata per l’autogiro contribuì in modo importante allo sviluppo dell’elicottero di successo, che col tempo rese l’autogiro obsoleto.

Nel 1936 la Germania fece un passo avanti nello sviluppo degli elicotteri con il Focke Achgelis Fa 61, che aveva due rotori a tre pale montati su stabilizzatori e alimentati da un motore radiale da 160 cavalli. Il Fa 61 aveva un passo ciclico controllabile e stabilì numerosi record, tra cui, nel 1938, un volo ad alta quota di 11.243 piedi e un volo di campagna di 143 miglia. Nel 1938 l’aviatrice tedesca Hanna Reitsch divenne la prima donna pilota di elicottero al mondo pilotando l’Fa 61 all’interno della Deutschland-Halle di Berlino. Fu un trionfo sia tecnico che propagandistico. La Germania continuò il suo sviluppo di elicotteri durante la seconda guerra mondiale e fu la prima a mettere un elicottero, il Flettner Kolibri, in produzione di massa.

Negli Stati Uniti, dopo molti successi con le barche volanti commerciali, Igor Sikorsky rivolse nuovamente la sua attenzione agli elicotteri, e dopo un lungo periodo di sviluppo fece una serie di successo di voli di prova del suo VS-300 nel 1939-41. Essenzialmente un aereo di prova progettato per una facile e rapida modifica, il VS-300 era piccolo (pesava 1.092 libbre) ed era alimentato da un motore Lycoming da 65 cavalli. Eppure possedeva le caratteristiche che caratterizzano la maggior parte degli elicotteri moderni: un singolo rotore principale a tre pale, con passo collettivo, e un rotore di coda. Per quanto il VS-300 abbia avuto successo, tuttavia, ha anche mostrato chiaramente le difficoltà che tutti gli elicotteri successivi avrebbero incontrato nel processo di sviluppo. Per molti anni, rispetto agli aerei convenzionali, gli elicotteri erano sottopotenziati, difficili da controllare e soggetti a sollecitazioni dinamiche molto più elevate che causavano guasti ai materiali e alle attrezzature. Eppure il VS-300 ha portato ad una lunga serie di elicotteri Sikorsky, e ha influenzato il loro sviluppo in un certo numero di paesi, tra cui Francia, Inghilterra, Germania e Giappone.

Dopo la seconda guerra mondiale l’uso commerciale degli elicotteri si è sviluppato rapidamente in molti ruoli, tra cui la lotta agli incendi, il lavoro della polizia, l’irrorazione dei raccolti agricoli, il controllo delle zanzare, l’evacuazione medica e il trasporto di posta e passeggeri.

Il mercato in espansione ha portato altri concorrenti nel campo, ognuno con approcci diversi al problema del volo verticale. La Bell Aircraft Corporation, sotto la guida di Arthur Young, iniziò la sua lunga e illustre storia di aerei a volo verticale con una serie di prototipi che portarono al Bell Model 47, uno degli elicotteri più significativi di tutti i tempi, che incorporava un rotore a due pale articolato e giro-stabilizzato. Frank Piasecki creò la Piasecki Helicopter Corporation; i suoi progetti presentavano un concetto di rotore tandem. L’uso di due rotori in tandem ha permesso agli elicotteri di crescere fino a quasi il doppio delle loro dimensioni precedenti senza la difficoltà di creare pale del rotore molto grandi. Inoltre, il posizionamento dei doppi rotori forniva un ampio raggio d’azione del centro di gravità. La concorrenza era internazionale, con rapidi progressi fatti in Unione Sovietica, Regno Unito, Francia, Italia e altrove.

In misura ancora maggiore rispetto agli aerei ad ala fissa, lo sviluppo dell’elicottero era stato limitato dalla potenza del motore. I motori a pistoni erano pesanti, rumorosi e meno efficienti ad alta quota. La prima applicazione della tecnologia dei motori a reazione all’elicottero fu realizzata nel 1951 dall’HTK-1 della Kaman Aircraft Corporation, che aveva i rotori aerodinamici servo-controllati brevettati dalla Kaman nella configurazione “synchropter” (cioè, rotori affiancati con percorsi delle pale che si intrecciano).

Negli aerei convenzionali la potenza del motore a reazione era usata principalmente per aumentare la velocità. Nell’elicottero la spinta della turbina a reazione doveva essere catturata da un riduttore che avrebbe fatto girare il rotore. Il motore a reazione aveva molti vantaggi per l’elicottero: era più piccolo, pesava meno di un motore a pistoni di potenza comparabile, aveva molte meno vibrazioni e usava un carburante meno costoso. Il francese SNCA-S.E. 3130 Alouette II fece il suo primo volo il 12 marzo 1955, con un motore a turbina Turbomeca Artouste II. Divenne rapidamente uno degli elicotteri più influenti del mondo e iniziò la tendenza verso gli elicotteri a reazione ovunque.

Oggi esiste un vasto numero di tipi di elicotteri disponibili sul mercato, che vanno dai piccoli elicotteri privati per due persone ai grandi tipi per il trasporto di passeggeri fino ai veicoli da lavoro capaci di trasportare carichi enormi in luoghi remoti. Tutti rispondono ai principi di base del volo, ma, a causa della natura unica del rotore e dei sistemi di controllo dell’elicottero, le tecniche per pilotarli sono diverse. Ci sono altri tipi di velivoli a sollevamento verticale, i cui controlli e tecniche sono spesso un misto tra l’aereo convenzionale e l’elicottero. Costituiscono una piccola parte del quadro complessivo del volo, ma hanno un’importanza crescente.