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Come funziona un Hydrofoil ?
Ma come hydrofoil un hydrofoil ?
La maggior parte delle persone descriverebbe un hydrofoil un aeroplano sott’acqua. Un foil in acqua segue sostanzialmente le stesse leggi di una vela nel vento. Poiché l’acqua ha una densità maggiore rispetto all’aria, anche profili molto più piccoli generano forze enormi.
Cosa significa “portanza”?
Ogni ala presenta un bordo d’attacco (punto A) e un bordo di uscita (punto B). Sulla superficie superiore dell’ala, la distanza tra il punto A e il punto B è maggiore rispetto a quella sulla superficie inferiore dell’ala. Poiché la distanza sulla superficie superiore è maggiore, affinché il fluido raggiunga il bordo di uscita contemporaneamente sia nella parte superiore che in quella inferiore dell’ala, il fluido che scorre lungo la superficie superiore deve muoversi più velocemente rispetto a quello che scorre lungo la superficie inferiore dell’ala. Nel XVIII secolo Daniel Bernoulli scoprì che se la velocità del fluido aumenta, la sua pressione diminuisce (Principio diBernoulli ).
Poiché il fluido scorre più velocemente sulla parte superiore hydrofoil, secondo il principio di Bernoulli, ne risulterebbe una bassa pressione nella parte superiore dell’ala e un’alta pressione nella parte inferiore, il che genererebbe una forza di portanza. Purtroppo, questa teoria non spiega perché gli aerei possano volare capovolti o perché un’ala piatta generi portanza. Un’altra teoria che spiega la portanza si basa sulla terza legge di Newton, secondo cui ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria. Questa teoria della cinetica delle particelle afferma che le molecole in arrivo vengono deviate verso il basso dal fluido e, di conseguenza, l’ala subisce una forza verso l’alto.
Tuttavia, questa teoria non corrisponde alla realtà, poiché non tiene conto dell’interazione tra le molecole e non spiega le differenze di pressione sui due lati dell’ala. La terza teoria si basa sul cosiddetto effetto Venturi, secondo cui restringendo il flusso del fluido, questo si muove più velocemente. In base al principio di Bernoulli, sappiamo che se un fluido viaggia più velocemente, produce una pressione più bassa e, a causa della differenza di pressione tra la parte superiore e quella inferiore, genera portanza.
Come le altre, questa teoria non spiega come gli aerei possano volare capovolti o come un’ala piatta possa generare portanza. Ciononostante, la maggior parte degli scienziati concorda sulla seguente spiegazione. La portanza è una forza di reazione subita dall’ala a causa del fatto che devia il flusso verso il basso. Qualsiasi oggetto, come hydrofoil, deve disporre di una forza che spinga il fluido fuori dalla propria traiettoria, ad esempio la quantità di moto o i motori. Se la quantità di fluido spinta verso il basso da quell’oggetto, come hydrofoil è maggiore di quella spinta verso l’alto hydrofoil la differenza viene definita portanza.
Riepilogo:
Hydrofoil nell’ala di un aereo, la portanza deriva dalla deviazione del flusso verso il basso: l’ala introduce una curvatura del flusso attorno a sé, creando aree di alta e bassa pressione che determinano una maggiore velocità media del fluido sul lato superiore dell’ala, in base al principio di Bernoulli. Secondo le ricerche, gli aliscafi sono più efficienti quando l’angolo di attacco è compreso tra tre e quattro gradi, con un rapporto portanza/resistenza di circa 20-25 a uno. Se l’angolo di attacco supera i 15 gradi, a seconda del design dell’ala, può verificarsi uno stallo. Nel complesso, rispetto alle ali degli aerei, gli aliscafi utilizzano un angolo di attacco minore a causa della maggiore densità e viscosità dell’acqua.
