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Come si costruisce un modello semiriproduzionea ventola intubata elettrica

giuseppe ghisleri

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Lo Skylancer era da molto tempo nel-la mia lista dei modelli “da costruire”

ed il fatto di aver provato lo Skyray della Scorpio mi ha convinto che era giunto il momento. Dico questo perché il Douglas F5D-1 Skylancer non è altro che la versio-ne avanzata del Douglas F4D-1 Skyray, ed è basato sulla stessa ala. Lo Skylancer non andò oltre lo stato di prototipo (ne furono costruiti solo quattro esemplari), sopra-vanzato, c’è chi dice per ragioni politiche

e non per meriti intrinseci, dal Crusader.

In pratica, fatte le debite proporzioni, tra il mio Skylancer, esemplare unico, e lo Skyray della Scorpio, del quale vennero costruiti moltissimi esemplari, c’è lo stesso rapporto anche progettuale che c’è tra i due

aerei veri. Sì, d’accordo, forse esagero, ma un fondo di verità c’è!

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Caratteristiche generali

• Lunghezza: 16,40 m

• Ap. alare: 10,21 m

• Altezza: 4,52 m

• Sup. alare: 51,7 m²

• Peso a vuoto: 7.912 kg

• Peso max decollo: 12.733 kg

• Motore: Pratt & Whitney J57-P-8

Prestazioni

• Vel. massima: 1.590 km/h

• Tangenza: 17.500 m

• Rateo di salita: 105,3 m/s

• Spinta/Peso: 0,65

Due dei quattro Skylancer costruiti furono as-

segnati alla NASA per lo sviluppo di alcuni pro-

grammi. Uno dei due aerei (NASA 213) venne

affidato a Neil Armstrong, destinato di lì a pochi

anni ad essere il primo uomo sulla luna.

Oggi lo Skylancer 213 fa bella mostra di sé

come “gate guardian” dell’Armstrong Air &

Space Museum di Wapakoneta, Ohio.

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Penso che la costruzione del model-lo richieda solo qualche indicazione sui particolari meno abituali. In un’epoca in cui la maggior parte degli aeromodellisti è attratta dal “pronto al volo” a buon prezzo, im-magino che ben pochi lettori (o più probabilmente nessuno) si metterà a costruire lo Skylancer.Quei pochi che vorranno imbar-carsi in questo progetto, saranno senz’altro aeromodellisti di vecchio stampo e per “vecchio” intendo fare riferimento al modo d’intendere il modellismo, non all’età del soggetto! Aeromodellisti quindi dotati del-l’esperienza necessaria per affronta-re e risolvere i problemi costruttivi che si presenteranno via via.La parte più impegnativa è stata quella relativa alla modellazione solida dello Skylancer, dato che ho usato un programma a me comple-tamente sconosciuto. Mi è costata “sangue, sudore e lacrime” ed ha preso, in termini di ore, più tempo che la costruzione vera e propria, ma l’ho considerata come una sfida personale. Alla fine, la guerra con le insidie del programma ha volto trionfalmente a mio favore.Dopo aver costruito il Panther, presentato sul secondo numero di FlyOff da Giuseppe Rumor, ho deciso di farlo volare solo dopo la realizzazione dello Skyray della Scorpio, vista la spinta ottenibile con un pacco 3s2p LiPo da 2000 mAh.Però, dopo aver visto il miglio-ramento di prestazioni ottenibile con i nuovi pacchi 4s1p da 3200 mAh che consentono una scarica continua di 20 C (64 A) e prestazioni che niente hanno da invidiare ai migliori modelli con ventole a scoppio, mi è venuta la voglia di realizzare un mo-dello con la Fantex annegata in un condotto costruito come “si deve” per valutare la differenza di presta-

Dall’alto: il master della fusoliera è quasi completo e non resta che verificare il perfetto adattamento delle ali. Il master, rivestito in tessuto di carbonio, verrà succes-sivamente svuotato sciogliendo il polistirolo col diluente. Un par-ticolare dell’alloggiamento della ventola col condotto d’uscita.

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zioni rispetto al sistema Scorpio che, per favorire la semplicità di costru-zione, prevede che la ventola se ne stia praticamente all’aria aperta. Il modello è in scala, fatta eccezione per la dimensione delle prese d’aria.Purtroppo le ventole richiedono che i condotti causino meno perdite di carico possibile. Tradotto in pratica, ciò significa che l’energia che il motore trasferisce alla ventola deve finire all’aria trattata nella maggior quantità possibile. Le perdite di energia causate da brusche devia-zioni del flusso, da prese piccole e con i bordi non arrotondati, si traducono in perdita di spinta e tutti sappiamo che le ventole non ne hanno mai in abbondanza.La sezione delle prese dev’essere almeno uguale all’area spazzata dalla girante ed il condotto va disegnato in modo che le variazioni nella forma della sezione non si traducano in variazioni dell’area trasversale che dev’essere il più possibile costante.Lo stesso discorso vale per lo scarico, che deve avere un’area pari al 90-95% dell’area spazzata dalla ventola. Qualsiasi cosa che sporga o non sia carenata opportunamente, provoca perdite più o meno grandi.Particolare attenzione ho posto nel carenare il motore che, essendo la Fantex una ventola propulsiva, si trova davanti alla girante.Un cono opportunamente sagomato, realizzato in fibra di vetro da 120 g/dm2 su di una sagoma a perdere in polistirolo, ha risolto il problema.Il cono è indipendente dal motore ed è sostenuto da due alette che si avvitano sui sostegni in com-pensato esterni al condotto. Le alette hanno uno spessore ed una struttura diverse per permettere di carenare anche i cavi d’alimenta-zione e di controllo del motore.Nessuna carenatura è stata posta dietro alla girante visto che il costruttore ha già provveduto con-

Un condotto di aspirazione in fase di laminazione ed uno finito. Un dettaglio del condotto monta-to in fusoliera ed il modello finito e stuccato, pronto per la carteg-giatura finale e la verniciatura.

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venientemente a questa bisogna.Un piccolo appunto, forse inutile, ma mi punge vaghezza di farlo: la velocità dell’aria nei condotti non è più elevata dopo la ventola, sia questa propulsiva o trattiva, ma è costante se il condotto ha sezione costante. Quindi, nel nostro caso, la velocità massima si ha proprio in corrispondenza del restringimento di sezione provocato dalla presenza del motore. Da ciò si capisce che meglio si lavora in questa zona, maggiore sarà il rendimento dell’impianto.Si sa che i modelli a ventola intubata sono solitamente veloci, ma hanno scarse qualità come arrampicatori.Il motivo è molto semplice: una ventola muove un volume d’aria inferiore rispetto ad un’elica, ma le conferisce una velocità superiore.Semplificando, possiamo dire che la velocità che un modello può raggiungere dipende, oltre che dalle sue caratteristiche aerodinamiche, dalla velocità del flusso d’aria, mentre la capacità di salita dipende dalla quantità di aria mossa. Un modello leggero non sarà più veloce, ma si arrampicherà meglio.E’ quindi necessario fare tutto il pos-sibile per contenere il peso finale.Questa considerazione mi ha spinto ad usare il carbonio per costruire la fusoliera, in modo da ottenere una struttura con la rigidità voluta ad un peso inferiore a quello ottenibi-le con la lana di vetro.La parte inferiore è costruita con uno strato di tessuto da 200 g/dm2, la parte superiore con tessuto da 120 g ed il tutto è stato ricoperto con vetro da 40 g. Dopo la carta-vetratura con grana 80, ancora uno strato di vetro da 40 g/dm2 a finire e per chiudere qualche buchetto generatosi qua e là.Le ordinate sono in balsa da 3 mm rivestito con carbonio da 120 g/dm2.Le due principali hanno la funzione di portare i listelli in compensato da 5 mm per il fissaggio della ventola che viene modificata con gli appoggi in compensato da 3 mm come si vede

Le fasi d’installazione del gruppo ventola-motore col cono di care-natura del motore descritto nel testo ed il condotto d’uscita.

(Segue a pag. 42)

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DANGER

DOUGLAS F5D-1 SKYLANCERRIPRODUZIONE V.I.E. ( Ventola Intubata Elettrica )

VENTOLA FANTEXX 6XX -Motore Mega ACn 22/10/3

Alimentazione 4 celle LiPo da 3200 mAh

Peso 1.650 gr

Lunghezza 1085 mm

Ap.Al. 778 mm

Progetto e disegno

Giuseppe Ghisleri

Persichello - CR - Dicembre 2005

Sezione tipica ala

Profilo estremità SN22

Profilo attacco SN22

Ordinate in balsa da 6laminate con carbonio da 90 gr/mq

Ordinate in balsa da 6laminate con carbonio da 90 gr/mq

Ordinate in balsa da 3 Ordinate in balsa da 3

Ordinate in balsa da 6laminate con carbonio da 90 gr/mq

Balsa 5

Rivestimento balsa 1

Balsa 3 Tessuto carbonio 90 gr/mqPolistirolo 15 kg/mc Estremità sagomate con balsa morbidocon inserto di comp.0,6

Direzionale fissobalsa 8

Capottina asportabile

Comp.1

Comp.3

Supporto ventola e condottoComp.5

Dal progetto al modello finito in 19 (semplici?) passaggi

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Avete voglia di costruire una semiriprodu-zione a ventola intubata elettrica? Se la risposta è affermativa, ecco qui un sintetico elenco di consigli utili, maturati durante la realizzazione dello Skylancer:1) scegliete la ventola da usare tra le tante in commercio e, intorno a questa, disegnate gli esecutivi del modello. Non importa che sia un disegno pubblicabile sulle riviste, ma deve comunque contenere tutte le “cosine” che vi serviranno per la costruzione. 2) Procuratevi la ventola prescelta. Nel caso in esame, si tratta della “Fantex 6XX” Scorpio.3) Già che ci siete, fatevi dare anche il supporto motore ed il condotto di scarico. Adattate il tutto ai vostri bisogni, incollate cioè con epoxy i supporti in compensato da 3 mm appositamente costruiti. 4) Procuratevi un buon motore brushless. Visto che la Fantex è prevista per il Mutron SCM 22.10.03 ATI, ho usato proprio questo.5) Costruite un condotto di scarico che vi consenta di piazzare la ventola nel punto prescelto del modello e che rispetti questa caratteristica: la superficie finale del con-dotto dev’essere compresa tra il 90 ed il 95% dell’area spazzata dalla ventola. Il 90% vi darà un po’ più velocità, il 95% vi

darà un po’ più di spinta statica.6) Costruite i due sostegni in compensato da 5 mm su cui fissare l’impianto propulsivo.7) Costruite la parte inferiore del condotto di afflusso dell’aria aspirata che andrà in-collato ai supporti.8) Costruite il cono per carenare il moto-re, incollatevi i due sostegni che, avvitati ai supporti in compensato, lo terranno in posizione. Uno dei sostegni è una semplice lamina di compensato da 3 mm sagomata, l’altro è cavo per consentire il passaggio dei fili di alimentazione del motore. Anche questo è sagomato.9) Costruite i condotti di aspirazione. Questa è un’operazione delicata perché è impor-tante che la sezione dei condotti, di forma variabile dalle prese d’aria alla ventola, rimanga il più possibile costante per evitare perdite di carico. Ricordate che un brusco al-largamento della sezione provoca maggiori perdite di un brusco restringimento.10) Ecco come si presenta in trasparenza il complesso ventola-condotti.11) L’ordinata posteriore è costruita in 3 par-ti: quella centrale su cui vengono incollati la scarico ed i supporti della ventola e le due

laterali che vengono posizionate successiva-mente. La struttura è un multistrato di balsa da 6 mm con superfici in carbonio.12) L’ordinata anteriore è pure in 3 pez-zi, per rendere possibile l’inserimento in fusoliera. E’ rappresentata nell’immagine come un pezzo unico perché le parti de-vono essere incollate assieme a formare una struttura in grado di portare i carichi aerodinamici delle ali. La struttura è quella precedentemente descritta.13) Il regolatore verrà posizionato così..14) Il pacco batterie , 2 pacchi 2s da 3200 mAh collegati in serie a fornire 14,8 V, viene posi-zionato, per questioni di centraggio, tra i con-dotti d’aspirazione, inserendolo dall’apertura ricavata sotto alla cabina del pilota. 15) La ricevente viene messa dalla parte opposta del condotto rispetto al regolato-re. L’antenna passa in un tubo in plastica inserito nell’ala. In questo modo l’antenna è completamente esterna alla fusoliera co-struita in carbonio.16) Il modello finito, ma senza ali. 17) Ed ecco il modello completo, visto da sotto.18) Il modello completo in trasparenza.19) Così apparirà il modello finito.

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dalle immagini 3D a pagina 41.L’ordinata anteriore svolge anche il compito di tenere in posizione le parti anteriori dei condotti, costruite in due pezzi separati. L’ordinata po-steriore porta il condotto di scarico.La ventola s’inserisce con la sua parte posteriore nel condotto di scarico e si appoggia sulla parte inferiore del condotto centrale.Una semiordinata, costruita come le precedenti, riduce la distanza tra gli appoggi dei supporti della ventola e ne riduce le possibili deformazioni.Tutta questa parte dei condotti di flusso dell’aria è fissa nel modello. Il condotto viene chiuso anterior-

mente alla ventola da una parte semicilindrica che viene avvitata sui sostegni da 5 mm.I condotti sono costruiti in vetro da 120 g/dm2 in un solo strato. Le parti anteriori, in depressione, sono rin-forzate con del roving di carbonio a formare degli irrigidimenti esterni.I pieni per costruire i condotti sono realizzati in polistirolo a perdere.Le parti sono finite con stucco fran-cese applicato a pennello dopo una leggera diluizione con acqua, poi si passano un paio di mani di fissativo per muri sfarinati e cera distaccante.Per ottenere il pezzo finito è neces-sario sciogliere il polistirolo con

diluente ripulendo accuratamente le pareti dalla “sbobba” che ne risulta.Lo scarico ed i semicilindri sono sagomati su polistirolo rivestito con plastica adesiva trattata con cera distaccante e vengono separati dai master senza che sia necessario scioglierli col diluente.Le ali sono in polistirolo da 15 kg/m3 rivestito con balsa da 1 mm.La finitura è quella di una volta: qualche mano di tendicarta ed uno strato di Modelspan.Lo Skylancer pesa - pronto al volo - 1650 grammi per una spinta sta-tica, misurata col modello a punta in giù sul piatto di una bilancia e

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motore al massimo, di 950 g.L’impianto propulsivo è costituito da una ventola Fantex 6XX, motore Mutron SCM22.10.03 ATI e 4 celle LiPo Kokam da 3200 mAh in serie.Il modello viene lanciato da una rampa con 13 metri di corda elastica da 10 mm di diametro tirata per 13-15 passi. Consiglio senz’altro di costruire la rampa di lancio e di non fidarsi assolutamente di tirare il cavo a mano col modello aggancia-to, per poi rilasciarlo al momento del volo senza la minima guida.Ho ancora sotto agli occhi un incidente visto anni fa ad un raduno a Modena, col modello che finisce a terra, trascinato impietosamente dal cavo elastico, a formare una striscia-ta di pezzi di balsa e lana di vetro! La rampa è una sicura garanzia contro questo genere d’incidenti.Il collaudo è avvenuto in novembre ed è risultato senza problemi.La posizione del baricentro mi dava qualche pensiero, anche se l’ala è esattamente la stessa del modello della Scorpio, a parte il profilo che è

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un SN22 disegnato da Simone Nosi.La fusoliera però è molto più lunga e larga e, con queste dimensioni, ha una discreta influenza sulla posizio-ne del Punto Neutro del modello.Le batterie posizionate nel punto più arretrato raggiungibile lasciava-no ancora lo Skylancer leggermente picchiato rispetto al punto indicato da Scorpio e, per la mia esperienza, col baricentro in quella posizione lo Skyray era picchiato e richiedeva diverse tacche di trim a cabrare.Comunque, come si suol dire: “mo-dello picchiato modello salvato” e allora... imposto due tacche di trim a cabrare, controllo i movimenti, do un po’ di motore e, dopo un lungo sospiro, schiaccio il pedale di rilascio dell’elastico.Lo Skylancer fila via con una certa lentezza, si fa per dire, ma sono abi-tuato a lanciare con la stessa catapul-ta (con elastico tre metri più corto) il Panther che pesa circa mezzo chilo di meno e la differenza si nota.Metto al massimo e mi accorgo su-bito di avere tra le mani un modello perfettamente centrato. Che cu....! Pardon, volevo dire: “la classe non è acqua”, naturalmente.Riduco solo il trim del cabra di una tacca ed è tutto a posto. Il modello è stabilissimo e godibilissimo, sembra più lento del Panther, ma un passag-gio basso a piena velocità mi dice

che forse sono le maggiori dimensio-ni che danno quest’impressione.Nonostante abbia impostato la corsa degli alettoni ad un valore inferiore a quella dell’elevatore (le superfici mo-bili svolgono ambedue le funzioni), il primo tonneau con metà comando mi dice che a fine corsa la velocità di rotazione sarà elevatissima ed infatti la prova successiva me lo conferma. Il comportamento in salita prolun-gata a 45° è buono ed è possibile raggiungere una discreta quota che consente di eseguire il mezzo tonneau ed il mezzo looping per il ritorno in assoluta sicurezza prima di perdere troppa velocità.Anche i looping dal volo livellato si fanno senza il minimo problema.Molto buono anche il comporta-mento a mezzo motore, come veri-fico facendo una serie di passaggi lenti a bassa quota per esigenze fotografiche. Non ho programmato il regolatore ed in uno di questi passaggi il motore si spegne di col-po proprio di fronte a me, manco fosse un motore a scoppio! La velocità è discreta e la quota consentirebbe una virata senza problemi, ma so che i delta rallen-tano paurosamente se l’incidenza aumenta oltre certi valori ed allora, visto che mi trovo all’aeroporto, tiro dritto ed atterro ad almeno 250 metri di distanza, avendo paura che

la radio mi pianti negli ultimi metri.Fortunatamente la cosa non si verifica ed un amico mi accompa-gna con la sua auto a riprendere il modello. Intanto penso: però, che planata! Che ci stia anche una versione PSS nello Skylancer?Dopo aver fatto parecchi altri voli, una cosa che consiglio subito a chi lo volesse costruire è di realizzare le superfici mobili senza le alette equi-libratrici che sporgono anteriormente rispetto alla linea di cerniera. Così gli elevoni non saranno in scala, ma eviterete di doverli riparare tutte le volte che atterrate dove l’erba non è più che perfettamente rasata.Il problema dello spegnimento del motore si è ripetuto ancora, ma succede solo quando si vuole volare modulando il gas.

Pare, ma gli esperti non mi hanno ga-rantito che il problema sia realmente dovuto a questo, che la parzializza-zione del gas richieda un maggior carico sul regolatore e che questo interrompa l’alimentazione al motore andando in protezione termica.Dopo aver fatto diverse prove cambiando motore e regolatore, ho rimontato i pezzi originari ed ho co-minciato a fare tutto il volo a pieno gas senza il minimo problema.In un’occasione, lo spegnimento è avvenuto proprio davanti a me in un passaggio a bassa quota e mezzo gas, ma lo Skylancer ha confermato le sue qualità di planatore consentendo di eseguire una virata di 180 gradi in tutta sicurezza in modo da atterrare sulla pista senza il minimo danno.C’è ancora un problema non risolto, evidenziato dalle temperature più elevate, tipiche della stagione.Si tratta della temperatura rag-giunta dalle batterie che si trovano in un ambiente chiuso senza la minima ventilazione. E’ ovvio che la soluzione sarebbe a portata di mano: un paio di aperture nella fu-soliera risolverebbero il problema, almeno parzialmente, ma rovine-rebbero completamente l’estetica del modello, ed allora... �