Aerodinamica Dell'Elicottero

8/10/2019 Aerodinamica Dell'Elicottero

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I N I E

Cap lassificazione degli elicotteri confronto tra alafissa ed ala rotante

Cap li li rotore e la paLa

ap ill Teoria del sostentamento

Cap Coppia di reazione e sistemi per equllibrarla

Cap ontrollo della port nz relazione fra numero dlgiri e port nz coordlnento dei passo con l manettiavolo a punto fisso volo verticale

Cap Volo traslato variazione ciclIca del passo

Cap Vll simmetria della portanza e sistemi per correggerlabilanciamento geometrico caratteristiche dei rotorlincernierati rigidi e semlrigidi

Cap Vlll Ve iocita limite dellelicottero prestazioni in votostazionario curve dl potenza riduzione della potenza

Cap X utorotazione verticale e con velodlta traslataanello vortlcoso

Cap X Concetto di stabilita dellelicottero organi s t i lzzatorl

Cap Xl Cenni sugli elicotteri multlrotori ed a reazione


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C P IT OL O I

C L S SIFI C Z ION E D EG L I E LIC OTT ERI ONFRONTO TR L F ISS ED

L R O T NT E

Mac c hin e a d a la ro ta nte .

Si dicon o ad a la ro tante q ue ll e m a cch in e a e re e la cu i so

st en t az io n e d ov u ta to ta lm en te o p a rz i al m e n t e a d una o

p i e l ic h e ad a ss e v er t i c a l e di g r an d e di a m et r o c h ia

inat e ro to re . T a li ma c c hin e v eng o no d e f in i t e gir o p la n i .

T ip i d i g ir o p l a n i .a . A utog iro H a un ro to r e c o s ti t u i t o da d ue g rand i

le c he g ir a li b e ra m ente in t o rn o a l p ro p r io as s e

p er e ff e tt o de l ve n to re lat iv o e n e ass i cu ra la so

sten t azio n e. L a tr a slaz ione in v e ce ass ic u ra ta d a

u na co mu n e el ic a t ra t t iv a a zion at a da l m oto r e

ig i

b . G y ro d ine Si p u co n si d e rare un t ipo p a rtic o lare di

e l i c o t t e r o . Ea u n ro t o r e az i on at o d a u n m o tore ch e

a ssicu ra s o st e n ta m e nto m e ntre un a o pi e li c he

a d as se p a ral le lo a ll a sse l o n g i tu d in a le forn isco n o

tu tt a o p a rt e d e ll a fo rz a n ec e ss ar ia p er la t ra s la

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om nd o d e g l i a l e t t o n i , ch e d et er m i n a i l m ov im e nt o d e l v e l iv o lo a t to r n o s s lo n g it u d i n a le

m o v im e n to d i r o ll io

o m n d o t im on e di d i re z i o n e , ch e im p o n e a l v e l iv ol o un m o v im e n to a tt o rn o il s s e v e r ti c a le g i rz io n e i m b a rd a t a

om n d o tim o ne d i p r o fo n d it c he p er m e tt e u n vi m e n to d el v e li v o lo a tt o rn o a ll a s s e tr a sv e r sa le c ab ra t a p i o h i t

d om nd o m a n e tt a c h e co n s en te l a r eg o l a z i o n e d e l lapo te n z a d el m o t o r e

L e lj c o t te ro d is po ne d e se gu en ti c o m n di d i v o l o g

o m n d o d el p as so c o l l e tt i v o , c h e co ns en te d i v r i a re la n g o i o d i c al e tt a m en to d e l l e pa le d e l ro

to re s im u l ta n e a m en te e n e l lo s te ss o se n s o T al e

om n d o p e r m e tt e i l c o n tr o ll o v e r t i c a le

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b o m n d o r o t o re di c o d a c h e p e rm e t te d i v a r ia r e

t r am i t e la p e d a l i e r a il pa ss o d i u n p i cc o l o r ot or e po

st o v e r ti c a lm e n t e n e l la p a rt e p o s te r io red e l la f u s o l ie r T a l e o m nd o c on se nt e il c o n t r o l

l o d i re z io n a le d e l v e l i v o l o

o m n d o d el pa ss o c icl ic o c h e c on se nt e d i v a r iar e l a n g o lo di c a l e tt a m e n to d e l le p a l e s im u l ta n eam e n te m in se n s o o p p o st o I n e ff ett i ta l e o m n o d e t e m jn a u n d i v e r s a in c li n a z io n e d e l d is c o

d e i r o to re e q u ia d v e r m e tt e d i c o n tr o ll a r e e s se nzi a l m e nt e la sp in t a ne ce ss ar ia p e r l tr a s la z i o n e ,


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e s se nd o l p or t a n z a d i r e t ta m e n t e c o n tr o ll t d a l

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d a e u o e w p o aqe in aSti e a si Impongono on ce nell a t xagio t e i oo n i i t o I e q 3e ostriaciato .1 a i li ete ntir tr m t n n e 6rio

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n im a e c i o l s e m ir e tt a d al io rii n e r is u l t e r ta n g en te ll

e v d e ll a p o t en za to t a l e n e ce ss ar ia ,

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d e l le as ci ss e v a l o r e d e l l a v e l o c it d i M AK

d Un a um e nto d i p es o a u m e n t a r e l a v e lo c i t d i MAK

In f at ti p e r in c r e m e n t a r e l p o rt a n z a s e n z a v a r ia r e i a n g o l o

h t l e l o c i


88/118

d i a tt a c c o ma x i l p il ot no n p u c h e a um en ta re l v e l o c i

t , Con l a v e lo c i t au m e n t a a n c h e l r e s i s te n z a , e p .i n d i i

m i n u is c e l M A . K

e U n au m en to di q u o t a n e r o d in am i c em e nt e no n h a in f l u e n z a .

I n f a tt i l a W tn no n v a ri a p ra ti c a m e n t e

M a s si n a au to n n m i a or ria

a E il tem po m as sim o p e r 11 qu al e 1 e l ic o tt e ro pu s ta r e i r t vo

l o , La s i pu in d i c a r e co ri ra p p o r to :

T = F rD /W t n .

m ax m iri

d o v e P r D e s n r im e la a u a n ti t d i l av o r o o tt e n ib i le d a l l a t r a s

fo n a z i o n e de l c a rb u r an te ,La p o te n z a m in im a e l a t d i MAO

s i ri l e v a n o i n c o r ri s D o n d e n z a

d e i pu n t o di tn n r e n z a l l c ur v a

d i u na re tt p r lle l al las ee

d e ll e a sc is s e ,Si n o t i c he s i a l Vt ch e W tn MAO s on o in f e r io r i a q u ell i d iMA K nf t t i I ? a s s e tt o c am bi at o

Ve

e io P r m s i o re

h U n au m e n to d i T eS l sc i n n i te r n t n , l a v e 1 o e m e nt r e f a d i

r n in a i r e la \i iO p cr c h a um e nt a le p o t e n a o r i e h is t a

e P oi c h b i l r e n d i m e n t o d ]. m o to re m as si m o a b a s s a q u o t a e p e r

l MAO o c c o rr e W tn m in i m a sa r n e c e ss a r i o v o la r e i l p i n

no p o s s ib il e .

d I l v e n t o n o n h a a lc u n a in f l u e n z a n e l vo lo p e r l m a s si m ad u r a

ta .


89/118

2

og ni e lem ento di pala . P i pre cisam en t e p u v er if i ca rs ic he l f o rz a r i s u l t i incl i nata in n t coit o idan t o

in c li n a ta in die t r o ri s p et to all a sse d i ro ta z i on e . de l r o t gr e In c iasc u no d i q uesti ca s i essa

p o tr s ocm pors i ne ll e


90/118

p o tr s ocm pors i ne ll ed ue n ot e co m pon enti resis tenz a e po rta nz a le q t r ann o ri s pett i vam e nt e in dire z ione par allel a e p e fl e n d iol n a ll a v el o oit effe t t iva T e.

La u to r o tazi o ne pu es s e re e ffett u ata c on v elo c it d i tr

s la z io ne d e ll e li c o tt e ro o a v e lo c it d i t r asla z ione nn h la .

B. .Lu to ro ta zio ne v er ti c a l e .

1 . L an golo d i at t ac co di c ias cu na sezi o ne di pa la co m e b i m o av an ti ac c en n a to v ie ne a dipen dere esse n zi a la en t e

d al la v eloc i t d i rota z ione d el r ot or e e A n n ang o lo d i o al et t am en to del le pale . u p pon e ndo c he q ue st u l ti mo si a c

s ta n te p er tu tt a la lu nghe zza d e l la p al a se nza teme r o onto q uind i d ello sv e rgo lame n to n e d er iv a che l u n ic o e le me n toda c on s id er a r e a i f i n i p ra ti c i la v elo c it p c x i fe rio a

de i s in go li ele m en ti d i p a la . T a le v e lo o i e ssen do p rgp or z io na l e al la v e lo c it an g ol a re di ro tazio ne. u g ua lepe r ci as c u na sez ion e ed al ra ggio an d r au m en ta nd o d ail ra d ic e a ll a e stre m it de ll a pa la .

Ci po st o f ac i l e d edu rre ch e la n go lo d i in d id en ea

to mag giore q uanto pi p icco l a la v e loci t d e ll a sez ioneco n side r at a e c he l a risu ltant e a e rod in am ica r is u lt a :

die tr o l a s se d i ro t azio n e del r o tore q ua n do lan golo d iat t a cc o p icco lo ;

in clina ta in ava nti qu an do lan g o lo d i a ttac c o gra nde;

o oi nc id eu te con las se di r otaz ione pe r u n d it ex m i na t ova lo r e dell ango lo d i a tt acc o .

X

La d iv er sa v o lo o i t d e ll e v a r ie s e z i o n i d i p a la d e te rm in a

p e r ta n to r e a z io n i ae ro di n a m ic h e d i v e r se d n do or ig in e a lle s eg ue n ti tr e z o n e c a r a t te r is ti c h e :


91/118

Z

N TI RO T TI V

Z O T A T I V A

OR Z UT O RO T T I VA B

ORZ NT IRO T I T JV

S D R O t Z o

r

d

f g

a Zo na di s t llo

l a z o n d e l r o t o r e i n c ui e ss en do p ic co la l a v e l oc it p e r if e r ic a le v a ri e s e z i o n i v o r ra nn o a tt a c c a t o

da l ve nt o re la ti v o c o n u n an go lo d i i n c i d e nz a su p ri o

r e q u e ll o c ri t ic o T a le z on n o n c o n c o r r e p e rt a n t o a ls o s te n t a m en to c au sa so lo d i u n n o t ev o l e re s is te nz a

b Z o na a u to ro ta t iv a tr a e n te

l a z on in c u i l a n g o lo d i in c i d e r z a a c q u is t a un vl o r o t a l e p e r c u i l a r is u l t a n te d e l le f o rz e a e r o d in a u i lc h e r i su lt in c l in a ta i n a va n t i r i sp e t t o a l l a s s e di

4

ro taz ione . Linclinazione d i det ta forza fornisce una

coniponente orizzontale di sp in ta perpendicolare al lo

asse di ro taz ione e che tende ad accelerare il ro to re


92/118

asse di ro taz ione e che tende ad accelerare il ro to re .

Tale forza viene de f in i t a fo rza autorota t iva

Questazona s i estende approssimativamente da] 2 5 a l

c j d e l r agg io a pa r t i r e d a lla ra dic e.

o. Zona a n t i r o t a t i v a .

la zona de l ro tore in cu i l angolo di incidenza

acquis ta un valore molto piccolo e tale che la risultaa

te aerodinamica viene ad inc l inars i d ie tr o l a ss e di ro

taz ione e risulta una componente orizzonta le de t ta

forza a n t i r o t a t i v a che s i oppone al la rotazione d e i o

pale o che tende quindi a frenare il ro to re . Tale zona

compresa tr a 0 7 R e l es t remit della pala.

d. Il numero d i giri de] rotore raggiimger l equ i l ib r io

quando la fo rza au. torotat iva e quel la an t i ro ta t iva si

compenseranno. In tal caso il r o to r e manterr lo

so numero d i giri in quanto sa r rea l izza to l eq u iJ4

br io tr a le forze ch e tendono ad a c c e l e r a n o e quel le

che tendono a f r e n a r l o . om e si pu fac i lmente a rg u i re

ta le numero d i giri viene diret tamente inf luenzato da

l angolo d i cale t tamento a cu i saranno porta te le pale

durante l au to ro taz ione .

e . In sintesi mentre le forze au to ro ta t iv e tendono a f a r

girare il ro to re le forze a n t i r o t a t i v e tendono a

mario ed il regime de] rotore 8i s t ab i l i zze r quano

tali f o r ze r i su l t e ran n o in condizione d i e q u i l i b r i o .

Tale condizione t ender a manteners i anche quando qu m

che causa esterna in tev e r r a n o d i f io a r lo


93/118

Z N Pz eu nT fluss o T N v R N T R O T T P

iC N

AUTOROTAT VA

ZON


94/118

FORZA ANTIROTATIVA

FORZA AflTOOTATIVA

SE RATA

f ig 2

2 U fl u so o

E l zona d e l di ec o d gl r to o in o u i esse 4 o l v o looi l in ea r di razio ne infe rire ll ve lo c it d i tr

s lazi e e le pa le ve ng on o at tacc a te d a l b o rdo d i usc i t a

e te m i n n una fo rz e d i ianz a n e gat iv a ir e t t d e

l lt o ve ra c il ba zs o

3 di s o

T a le zo na n on r is u l t pi ce n t ra t a r i s p e t to l e o o d el

r otor e be n s s p o st a t a ve rs o l p al a r et r ac ed en te

4 Zon a au to ra tiv a

T a le zo na vien e ad in t eres s a re ao p r a t tM to la p a la re t

d ente p re nd ia mo p e r esem L o d ue p unti e O d io taD

ti u gua lm en te da l cent ro de l ro to r e m a a> pa rt e ne n t i ri sp ; et

tiv a men te l l p a la re tr o ced e nt e ed ll pa l a erva nzan te s i

r i l e v a ohe m e nt re il p un to so t t opo s to ad una fo r z aa u to r o ta t i v a il pu nt o C I e o l le o i t a to d a un a fo rz a ant ro t n tiva

Z on a a n t i ro t a ti v a


95/118

E p o st a a l l e s t e rn o della p reced ente e si sv il u p p a e s

se n z iala e n te su ll a pai a a van z ante i l s uo c om p ort m en t o

e r il re s t o a na l og o a q u e ll o e s am in a to per l a u to r ota z o n e v e r ti c a l e

6 eq ti b ri o tr a le fo r ze a n ti r o t a ti v e ed au t o ro ta ti v e s io t te r r natu ralm ente a d u na b en de term lnata v e l o cit d i

t ra s la z io n e pe r il G 2 M P H o ir oa S e d ur a n te l a d i sces a i n a u to ro ta z io n i p il o ta o a bral e l ic o t t e r o f re na nd o l a v e loc i t d i t ra s la z i o n e fI n

re ne r is u lt a un au men to c o l le t ti v o d sf l a n g o lo d ino id s nz a d e ll e pa le Ci ro v o o a u n aum ent o d e ll a z on a a ut oro t ativ a e q ut n d i un aum ento d e l r eg im e d el ro tore

Q uest a p r o prie t u t i li z za ta p e r l a tt e r ra g g io i n a u to re

ta z i o n eEd or a s i h a nno tu t t i g l i el e m en ti pe r c o mp r e nd e r e la te onica d eila ma n orn a d e ll au to r o t azi on e c he una d ella pi

co mp le ss e e d elic a te ch e si es eg uo no c o n l e l i c o t te ro I n c a s di a r re s t o de l m o to re in vo l o i l p i lo t a dev e la n

m ed ia ta n en te a b ba s s ar e la lev a de l c o man do c o ll e t t iv o pe r

port are le p al e a l pass o mi n imo ; in f f ttt se il pa s s o

n on v en i ss e s ubit o r i d o tt o i l re gim e d el ro t o re d imi n u fr e e rapi d am e nte D u r ante la d l scesa j i l p i lo t a m no rr

c on la b arra del c ic li c o in modo da s ta b il iz z a r e l a v eloc i

t di tr a slaz i o n e in t o rn o a i M P H che la v e loc it

c he pro duc e la m ino re v l it v e r tical e d i d i sc e s a com e


96/118

Ix

D o po l e n tr a t a i n a ut o ro ta o n e si . p ro d u o e q d .n d i u n a

n r s i o n e ti f i n e o . 1 c li o te r I e s o in d is c e s a n rti o a l e c o n n o to re se nz a v el o c i t d i tr a sl a z i o n e e s i s t eu n a e e e a v e lo c i id i e a p r a i o n s is t b ii j


97/118

c e e a l on u fl u eo o t c r ve rc o i l r o to re n u n s e n s o nn ef l a . fr r i t s t a v t e n n l a pr o p r ia tu r t o le n z a .

fi ;

t n d e te rm in r o n d i zl n i. p u a v tn ir c h e t a l e s i zn s ion e p e m n u g a p e r a ia l o n . tn p o . if on n a fl o ra at t o rn o a id t s oo d l u n va sa io v t w c he a p re e i p tta r e la p t a s a e o joo tt r o a o u 1 . a u n a v e lo c . t dldf s c e s a li 1 8 4 2 t r n fi e . ro n p e i i t p a t i a i e d e l o o n tr o lio d lp a e o i o ic e l e l p o i e n

S tu d i. e pe ri m e u tt li t xL ro d z n c s r s to o ;i a fl o s t t i v o rto e t o i iA o a e o iv r e l e w et i d e l la ve ug rc a L r o zr c i tr : an p o lo d i i n c id e nr o r it io l n n n d e l h o m - nt a o on l a w te n to 5 eU r v i i J l ic c e r in In te le n it na

te t


98/118


99/118

r

e

T

B fl i d i t ii zt

1 S ta b i l i t s t a t i c a

la tendenza di un corpo a r iprendere o meno la su a

siz one p r i m i t i v a . dopo ecsere st to s o t to pos toad un o

s p o s t am en t o


100/118

quando dopo lo spostamen

to tende a tornare nel la

posizione v r mitt v a u

quando dopo ID spostamen

to tende ad allontan . rsidaila posiz ione primitiva;C f i g 2

quando dopo lo spostsmen

io r imane ne l la posizione

assunta.c l 3

Pertanto un corto sar i

a i s ta t ioamette s t il e

s ta t ioan ente i n s t i le

o ; staticamente ind i ffe ren te

Hz

fig

i lt d t n a m i o a

i l co m p o rta m e n to d t n n c o rp o p e r c e r to pe ri od o d i

te m p o do p c he s a o s o d a su o s t to d i e q u i l ib r io il ti p o s t b il it di n am i ca o s i d ed uc e d a f la


101/118

n e h o r p o s t o i o i e s it o d u n p e it u rba 7i o n e

P e r t a n to u c o r p o p o t r ca m e re

a n a m n e n t t e q u n d o l e o sA f la z i o n i

p ro t o c a t e d a l l o sp o s tam e n

to te n d o n o a sm o rz ar s ;

fi g

b d in a m i c a m e n t e in s t i e qu an do h o s c il l z i o n i

t e n d o n o a d au m en ta r e d i

n te a

d in ad ca m e n t e in d te r e n t e o u a n o P a m p e z za d e l l e

s c t ll z o n i te nd e a r e

t r e s t a n e

Z T TF

C S ta oili t d e l e ]nnte v i o i c

i C o n e da:ia io i oo teo tu Vo l o t Z i r c i B llD

d eI r o tore ortz zrut al o Eia frza s o e t e r ta t ri c e t

a lta v e r t c a lo e a n to V u t ro i g ra vit

j r


102/118

p; o ni a: a c he ff rc t :n iN is o :i e

r a e ial ero d e l nd t e ra o t e r o

t c e u i o rdi na r c oz c te ar r e z re a a dl

o r p n in Care a l er i s ae r Qu e cl aa ra g f ori l o cr I rl

t E O i o li ce

r e l c zu iu rc c z ce i t o

p r od u c e o re v e rL aN e re N i l g ol u d u c i d e r z a d e l l e p al e

pe r r r qo d i ro t rzio r c

O D I A i NE Di l L9

DINC E L

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A L O D I

PE L r 9

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LUCIA 1

DELL AL ERCo

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103/118


104/118

P er q u t o so p r a o s i r o c c n c c i e re c h e l e l ic o t t e r o iny o lo e ta z io n a r i n s ta b i l e , p e r c h i i l ro to r e h a l a p r op r ie t d i m an te u e rs t p e r p e n d i c o l ar e a l s u o a s s e . u sdi q ae st a in s t i l it p er il g e n e r a rs i d t q ue st i u n ttp en do la ri c h e po so no cs se re v r o v o c a t n o n s o l o d a u s ee st q r n e , d a b r u e cn e i n te m p e s ti v e n a n o n e , c o n s i g li ab f l e ra n t n e x s l a d u n l t z d . s i u re zz a 1 iz ea n 4 1 D U Z L t d e c r at t O f l ls c

in q f l ra n e c e s sa r n tr c n e s i s i i s i b il i a z a i qh e u m n tl n o i l pe d l lc c d e ll e o sc if la z 2 o n i , pe r las c ia m e I p i tm p ic te - n m ie

a m i s t i l iv s t r i

I P e l i,

P te nd d l r o p i e a a s a p rn c p l e d e l rs ab l t d e f l e l lc o t te r o in vo lo s r a z o n a n io ri s ie d e n e ll ap r p r e d e l r o n J d i i p e p e i o r e s o ase , Y o u n g la c a m p a to d i r e n d e r e i l p i no d e l r o to re a n d ip d e n t d q e t n o e ro m a u l e r od e

r t or e u na b a ra pe sa nt e a l l e s tr e m it , tr a m it e u n a :t t c o la z ion e o e ad p o s i l t r o tr ei n to rn o ls u oas s e un g r d o d i li er t ta l e t r s i c o m po rt a c o meu n g c o p i o e e ee n e s u o p t an o d i

r z i o n e i nd ip e

ic ne m en te d Z p 25 zi fl e d e 1 V n lb r o

G

I 1 t i l z z tor e g r o s co p i o L L l i L It a e a t t a

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105/118

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u n s i stem a c o s ffa t t o n 7 l ro t o re as serv i to e so lu

siv a me u te a ll o st ab i li zz a l o re g ir osoo pioo r i sulte rebb emol to s t ab i le m n o n m an o v ra b il e a l tra p a rt e la re a

li z z a z o n e m e ni d e l si s t em a dev e e ss e r e ta l e d l

m i ta re l an g o i o m a ssint or e i fl de l r o o r e e d e llo


106/118

s t a b i l i z z a t o r e pu to rn a re oo n l a lb e r o C oe s s o no

m o nt at i due am m ortiz zato ri id r a u l ic i if l m odo h e i pi an od e l ro t o r e s ia c o stre tt o s e g u i re i n un ce r t a m is ur a lo

a l b e ro d e l ro t o r e l tem p o h e la b arre lap ia g a d m s i

guir e l 1 be ro te mpo d i i n se g u laen t o d e l la b a rr a bde t ermi

n at o da l l a re g ol a z ione de gl i am m orti z zato riL azio ne de l p il o ta s u l c ic l i c o e l a z io n e de ll a b a r ra s ta

b i li z z a tr ic e ven gon o tr a sm e ss e a l r o tor e tr m i te un s i e t em d i le ve d e t te m is c e latr i o :L

in ta l m odo t s iste m a r isu lt a

to d i e c c e l le n te m a no v r abtl t tL

m o lto s t a b i le e d b do t a

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4 e pjn te i n avan ti tino ad o t te n er e u n aiae tto:d i v el o o i di l5 2 O su b ito d opo l a le v a vi e n e r ipo r ta ta n e l

I p o si z i on e prim itiva vr em o d i co n seg u en za u na p icch i

ta se g u it a da un a s arte d i o so i flaz i o n i v e flica ll a e qu e st e o sc illa z i o n i ten d ono a d s o rtiz z arei l e l i c au br o dina m ica m en te eta b le


110/118

la s ta b i l i t di na m o a d e ll e l ic o tt e ro in v o lo t r as la to d i

ni n n ia o e o on l a um e ntar e d e ll a v e loc i t e o l tr e u n a c erta

ve lo oit qu a si tu tti g l i e li c o t te r i di v en ta no in s t a b i li .

la s ta bi l i t d ina m ica vi en e m ig li o ra ta con insta flaz io

n e di un p ic co lo im pe n n ag g io or iz zo n t a le

Ii i


111/118

Le fo n e

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e CIr r c t c i o h a n eo ta t i SlCjaO tino aiia2.

C a L t I a v a r i a

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Aerodinamica Dell'Elicottero

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