aeronautica

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Progettare, costruire e gestire ciò che vola

L'aeronautica è l'insieme delle discipline che si occupano della costruzione di aeroplani e della gestione tecnica e commerciale delle attività di volo. È un settore industriale e commerciale nato all'inizio del 20° secolo quasi come un passatempo per inventori fantasiosi e sperimentatori temerari, e cresciuto rapidamente fino a diventare uno dei rami più importanti dell'economia moderna

Le origini della scienza del volo

Aeronautica e nautica. L'aeronautica si può considerare, in un certo senso, un'evoluzione della navigazione. Tutte e due studiano come far muovere un mezzo di trasporto su un fluido, in un caso l'aria, nell'altro l'acqua; ma l'aeronautica ha un compito molto più difficile, perché la densità dell'aria è circa 800 volte minore di quella dell'acqua, mentre le forze che agiscono su un aereo sono simili o maggiori rispetto a quelle che agiscono su una nave. La forza di gravità è la stessa per entrambi, e le sollecitazioni causate dall'impatto con le masse d'aria sono notevoli, almeno quanto quelle create dall'acqua. Inoltre, per sollevarsi in volo è necessario raggiungere velocità molto alte, quindi l'aeronautica ha il difficile compito di costruire mezzi al tempo stesso più leggeri, più resistenti e più veloci rispetto alle imbarcazioni.

I primi voli. Inizialmente l'aeronautica tentò di superare questi problemi nel modo più semplice: con l'aria calda, che essendo più leggera di quella fredda tende a salire, e mentre lo fa può portare verso l'alto un oggetto abbastanza leggero. Il primo volo di cui si abbia notizia fu compiuto da un fisico brasiliano, B.L. de Gusmão, che di fronte al re del Portogallo nel 1709 si sollevò in aria su una intelaiatura di legno rivestita di carta, sotto cui era stato acceso un fuoco. Il volo durò poco perché il mezzo, del tutto incontrollabile, urtò contro il cornicione del palazzo reale e cadde. Molti anni dopo toccò ai fratelli Montgolfier, nel 1783, compiere il primo volo con un pallone aerostatico. Negli anni successivi le mongolfiere furono perfezionate in vari modi, anche con l'uso al posto dell'aria calda di gas più leggeri dell'aria.

Ci vuole un motore. Restava però un grosso problema: era praticamente impossibile dare una direzione a questi mezzi, sballottati dalle correnti d'aria.

Nel corso del 20° secolo l'aeronautica ha puntato quindi su due soluzioni diverse, entrambe basate sull'uso di un motore. La prima è il dirigibile, un pallone riempito di gas più leggeri dell'aria, grazie ai quali si solleva in volo, e dotato di un motore e di eliche che permettono di determinare la direzione.

La seconda è l'aeroplano, più pesante dell'aria ma che riesce a rimanere in volo grazie alla forte spinta in avanti impressa dai motori.

Gli studi di aerodinamica

Nella progettazione e costruzione di aeroplani o altri mezzi volanti è fondamentale l'aerodinamica, la parte della fisica che studia gli effetti delle forze create dalle masse d'aria su un oggetto in movimento. La stessa idea di poter costruire i primi aeroplani e farli sollevare in volo grazie alla spinta di un motore non sarebbe mai venuta a nessuno senza gli studi di aerodinamica teorica: questi suggerivano che, se la spinta in avanti del motore fosse stata sufficiente, la spinta dell'aria sulle ali avrebbe fatto decollare il velivolo. Oggi l'aerodinamica si avvale sia di studi teorici sia di metodi sperimentali come le gallerie del vento ‒ dove viene ricreato per mezzo di potenti ventilatori l'effetto dell'aria su un oggetto ‒ sia, soprattutto, di programmi informatici molto potenti che simulano le condizioni del volo di un aereo. Anche se gli aerei volano tutti i giorni, l'aerodinamica si può considerare una scienza in continua evoluzione, specialmente per quanto riguarda le velocità superiori a quella del suono, a cui volano i jet usati dall'aviazione militare.

I ferri del mestiere

Nel corso del suo sviluppo l'aeronautica ha dovuto integrare anche molte altre discipline. All'inizio si basava soprattutto sullo studio fisico del problema del sollevamento e del sostentamento in aria di un oggetto. Poi, con l'aumento delle velocità di crociera, ha dovuto aggiungere un'approfondita conoscenza delle proprietà dei materiali e del loro comportamento di fronte alle sollecitazioni. È difficile infatti immaginare un'altra situazione in cui i materiali utilizzati siano sottoposti ad altrettanti stress estremi e di tipo diverso: velocità altissime, bruschi cambiamenti di pressione e di temperatura, urti. E poiché, a differenza di quanto avviene per altri mezzi di trasporto, è molto difficile evitare un disastro se qualcosa va storto, l'aeronautica deve prevedere in ogni condizione, anche la più estrema, il comportamento dei materiali che compongono i velivoli. Materiali che sono cambiati molto dai tempi dei primi aerei. I primi biplani erano costruiti infatti in legno, filo di ferro e tela. Verso la fine degli anni Venti del secolo scorso si cominciarono a usare l'acciaio e l'alluminio al posto del legno per l'intelaiatura. Oggi si utilizzano ancora acciaio, altre leghe metalliche e materiali frutto delle più recenti ricerche, come fibre di carbonio e materiali ceramici con particolari proprietà di resistenza alle temperature estreme.

In più, la scienza aeronautica ha dovuto integrarsi con la meteorologia per essere in grado di utilizzare rapidamente le informazioni sulle condizioni atmosferiche così da decidere le rotte e i piani di volo. Ha poi dovuto studiare gli aspetti medici e gli effetti del volo sull'organismo umano, scoprendo presto che quando l'aereo sale sopra una certa quota è necessario ricreare artificialmente al suo interno la pressione (e naturalmente la temperatura) a cui siamo abituati a terra.

Da una parte all'altra dell'atlantico

Dalle piccole alle grandi compagnie aeree. Anche se gli inventori dell'aeroplano, i fratelli Wright, erano statunitensi, fino agli anni Trenta del secolo scorso l'Europa fu molto più avanti degli Stati Uniti nello sviluppo del settore aeronautico. Già nel 1919 tutti i maggiori paesi europei avevano piccole linee aeree, che però si accorsero presto che i costi a cui andavano incontro non erano ripagati dagli scarsi volumi di traffico che esse gestivano. L'unico modo per sopravvivere nel settore aeronautico era creare grandi compagnie che gestissero completamente il traffico aereo all'interno di un paese. Per questo nacquero, dai primi anni Venti, le grandi compagnie di bandiera nazionali: la KLM in Olanda, la Sabena in Belgio, la Lufthansa in Germania, la Imperial Airways (poi British Airways) in Gran Bretagna.

Dal trasporto postale al trasporto passeggeri. Negli Stati Uniti, invece, non ci fu un vero e proprio trasporto passeggeri fino al 1926 e gli aerei venivano utilizzati unicamente per il trasporto postale. Fu solo quando il sistema postale fu abbandonato dallo Stato e affidato a compagnie private che queste, dovendo sobbarcarsi i costi di gestione degli aerei, decisero di utilizzarli anche per regolari servizi di trasporto passeggeri. Da quel momento il trasporto aereo negli Stati Uniti si sviluppò molto rapidamente, perché consentiva di coprire in poco tempo le grandi distanze che dividono le principali città del paese. Già nel 1929 il numero di passeggeri negli Stati Uniti aveva superato quello in Germania ed erano nate le grandi compagnie aeree americane: la TWA, la American Airlines, la Eastern Airlines, la United Airlines e la PanAmerican, che gestiva i voli internazionali.

Oggi l'aeronautica civile comprende sia le grandi compagnie aeree storiche, sia compagnie minori, che spesso offrono voli a bassissimo costo perché sfruttano aeroporti più periferici o risparmiano su comfort di bordo come pranzi e riviste.

L'aeronautica militare

La parola aeronautica si usa anche per indicare una delle forze armate di uno Stato. L'aeronautica militare si compone sia di piloti sia di personale di terra e si occupa di tutto, dall'amministrazione all'assistenza al volo. Fra le forze armate è la più specializzata e anche quella composta da meno personale; da diversi decenni è forse la più importante, perché è la forza aerea a determinare in primo luogo il potere militare di uno Stato.