Aeronàutica.

Scienza e tecnica relative ai mezzi che si sostengono e si muovono nell'aria. • Encicl. - Si devono a Leonardo da Vinci (XV sec.) i primi studi sull'argomento. Lo scienziato raccolse numerose osservazioni sul volo degli uccelli (ali battenti) e tentò di sfruttare la spinta di un apposito organo in rotazione (ala rotante). Gli studi di Leonardo portarono alla progettazione di ornitotteri (velivoli dotati di due e quattro ali battenti messe in movimento dalla forza muscolare) e di elicotteri (specie di piattaforme spinte verso l'alto da un'ala a forma di spirale, capace di movimento rotatorio grazie all'azione di una molla). Nel 1670 Francesco Lana progettò una navicella che doveva rimanere sospesa nell'aria grazie a quattro sfere cave di rame. Nel 1709 B.L. de Gusmão riprese l'idea di Lana e riempì di aria calda dei palloni (passarole). Gli studi su mezzi più leggeri dell'aria sortirono effetti positivi: nel 1766 lo scozzese J. Black arrivò alla scoperta che, riempiendo di idrogeno un contenitore, esso si poteva sollevare dal suolo. Tale scoperta fu ripresa dall'italiano T. Cavallo che, nel 1782, riuscì a far sollevare dei sacchetti di carta pieni di idrogeno. Nel 1783, i Francesi J. ed E. Montgolfier costruirono grandi involucri impermeabili, le mongolfiere, riempiti di gas più leggeri dell'aria, in grado di sollevare verso l'alto un determinato peso. L'inglese G. Cayley, tra il 1796 e il 1857, si dedicò allo studio delle ali degli uccelli e della loro aerodinamicità: si devono a lui le definizioni dei concetti di resistenza aerodinamica, portanza e stabilità longitudinale. A lui si deve anche la sperimentazione in volo del planoforo (una specie di aliante). Dopo aver fissato tale planoforo a un braccio rotante, Cayley osservò che le ali del velivolo dovevano formare una specie di V ottusa per garantire la stabilità laterale del corpo pesante in volo; per garantire invece la stabilità longitudinale era necessario che il mezzo fosse fornito di un piano di coda. Partendo da tali studi di aerodinamica, ebbe inizio una serie di progettazioni volte a realizzare mezzi semoventi più pesanti dell'aria. W.S. Henson nel 1841 costruì un velivolo, con piano di coda a forma di coda di uccello, fornito di un motore a vapore; il peso del motore, però, fu la causa dell'insuccesso di tale modello, che non riuscì a sollevarsi. Risale al 1852 la costruzione del primo motopallone mosso da un motore a vapore, ad opera del francese H. Giffard. P. Haenlein, nel 1872, realizzò un motopallone, la cui elica fu azionata da un motore a gas di carbone, mentre il motopallone di C. Renard e A.C. Krebs, del 1884, venne dotato di un motore elettrico. La prima Società Aeronautica fu fondata in Gran Bretagna nel 1866 e raccolse la documentazione su studi e prove sperimentali. L'inglese F.H. Wenham arrivò a stabilire che la portanza di un velivolo variava in funzione del profilo delle ali e che si muoveva con il mezzo, formando un angolo in rapporto alla spinta (angolo di incidenza). Il francese A. Pénaud, tra il 1870 e il 1880, effettuò sperimentazioni su modellini di ornitotteri, elicotteri e aeroplani, che si muovevano grazie a molle a elastico. Un velivolo dotato di ali che formavano un angolo diedro, fornito inoltre di piani di coda ad angolo negativo e di un'elica propulsiva mossa da una molla a elastico, si sollevò da terra e riuscì ad effettuare un breve volo. Tuttavia la realizzazione di veri e propri aeroplani fallì a causa della presenza di pesanti motori a vapore e per l'assoluta mancanza del controllo sul mezzo in volo. Per quanto riguarda i mezzi ad ala rotante, nel 1842 l'inglese F.H. Philips riuscì a far sollevare un modellino di elicottero a vapore; tra il 1877 e il 1884, inoltre, furono costruiti prototipi di elicotteri capaci di alzarsi in senso verticale grazie al traino di due eliche controrotanti. L'effetto suolo, cioè uno speciale effetto aerodinamico, permetteva a tali mezzi di ottenere una lieve spinta. Tra il 1890 e il 1900 vennero compiute sperimentazioni di modelli nelle gallerie del vento; gli alianti invece furono sperimentati in aria. Il francese Clément Ader riuscì, tra il 1882 e il 1897, a fare alzare un pesante mezzo dotato di grandi ali e munito di due motori a vapore, i quali guidavano un'elica ciascuno. O. Lilienthal realizzò modelli di alianti, dai quali si poté valutare l'importanza della curvatura e dell'angolo di incidenza delle ali ai fini del volo. A partire dal 1900 sui motopalloni (dirigibili di A. Santos e F. von Zeppelin) vennero applicati motori a scoppio, che garantivano una spinta propulsiva superiore a quella fornita in precedenza da altri tipi di motore. Tra il 1900 e il 1903 i fratelli americani Orville e Wilbur Wright compirono esperimenti con un apparecchio da loro inventato, dotato di ampie superfici portanti (due grandi ali sovrapposte e due piccole ali anteriori, che avevano la funzione di migliorare la stabilità del mezzo). Due eliche propulsive assicuravano la spinta; la presenza di un motore a scoppio di tipo leggero migliorava inoltre il rapporto peso-spinta; il controllo latero-direzionale era possibile grazie al comando coordinato tra i timoni verticali di coda e lo svergolamento del bordo delle ali. Tra il 1903 e il 1913 furono progettati vari tipi di aerodine (ortotteri, ornitotteri, monoplani, elicotteri, biplani, multiplani) e furono realizzati grandi dirigibili rigidi, azionati da potenti motori a scoppio, opera di von Zeppelin. Il rapporto peso-spinta venne migliorato con l'introduzione di motori a scoppio più leggeri e potenti. Per migliorare il controllo e l'aerodinamicità, gli apparecchi vennero dotati di due coppie di ali (assicurate alla carlinga), di alettoni, impennaggi di coda, ipersostentatori. Fu inoltre migliorato il profilo alare per aumentare la portanza. Alla fine della prima guerra mondiale, l'a. divenne un'attività industriale. Risale a questo periodo la costruzione di gallerie del vento per effettuare prove di aerodinamica e apportare miglioramenti alla forma dei velivoli. Aeroplani ed elicotteri sostituirono progressivamente i dirigibili; inoltre si impose la necessità, per volare ad alta quota e con velocità notevoli, di modificare la struttura degli apparecchi oltre che i materiali e i propulsori impiegati. In un primo tempo vennero utilizzate le leghe leggere; in seguito si ricorse ad acciai speciali. Studi accurati furono compiuti sulla forma e la disposizione delle ali; la fusoliera assunse una forma atta a contenere carichi ingenti pur mantenendo la massima aerodinamicità. Dal momento che, con l'aumento del carico, cresceva il peso dei velivoli, vennero utilizzati motori più leggeri in grado di mettere in movimento una o due eliche a passo variabile. Nel corso della seconda guerra mondiale, ci si rese conto che i motori a elica non potevano raggiungere velocità superiori ai 600 km/h; i motori a turbine, al contrario, erano in grado di oltrepassare i 1000 km/h. Alla fine della seconda guerra mondiale, le sperimentazioni in galleria si dimostrarono insufficienti di fronte alle problematiche legate al volo supersonico. Gli studi di a. teorica consentirono di elaborare teorie sul volo supersonico. I progressi compiuti nei settori della metallurgia, dell'elettronica e della tecnologia garantirono sempre più la qualità e la sicurezza del volo con il mezzo più pesante dell'aria. Negli ultimi anni, gli studi effettuati sulla missilistica e sulla navigazione spaziale hanno permesso di ottenere notevoli risultati nell'ambito del volo verticale, del decollo corto, della sostentazione e del volo stratosferico ad alte velocità.