Autogiro

Un autogiro è un aeromobile sostenuto da un rotore che nessun motore fa girare in volo: l'aria che lo attraversa dal basso verso l'alto lo tiene in rotazione, mentre un'elica comune tira o spinge la macchina in avanti. Il C.4 di Juan de la Cierva compì il primo volo di un autogiro a Getafe, vicino a Madrid, nel gennaio 1923, grazie a pale incernierate che potevano sbattere.

Che cos’è

Un autogiro, o girocottero, è un aeromobile sostenuto da un rotore che gira liberamente sopra di esso. Nessun motore muove il rotore una volta che l’apparecchio è in volo. Il motore fa girare un’elica comune che tira o spinge la macchina in avanti, e l’aria che il rotore incontra avanzando mantiene in rotazione le pale. Le pale che girano lavorano come ali e reggono il peso. Il suo inventore spagnolo, Juan de la Cierva, chiamò la sua macchina Autogiro.

Un autogiro somiglia a un elicottero ma si comporta piuttosto come un aeroplano. Ha bisogno di velocità per sostenersi e non può stare fermo in volo con l’aria calma. Può però volare molto piano senza andare in stallo, e se il motore si ferma il rotore continua a girare e l’apparecchio scende lentamente sotto di esso. La maggior parte degli autogiri decolla dopo una breve corsa, ma quelli costruiti per il decollo a salto possono staccarsi da terra in verticale.

Il Cierva C.30A è un biposto degli anni Trenta, costruito su licenza dalla ditta britannica Avro. La fusoliera porta a prua un motore radiale con un’elica traente, due abitacoli aperti e, sopra, un traliccio con un rotore a tre pale. Non ha ali né alettoni, e il suo piano di coda orizzontale fisso è privo di equilibratori. Il pilota lo guida inclinando la testa del rotore con una barra di comando che pende dalla testa fino all’abitacolo.

Come funziona

Un’ala d’aeroplano sostiene solo se l’aria le scorre sopra, quindi le pale di un rotore devono continuare a muoversi nell’aria. In un elicottero le fa girare il motore. In un autogiro il disco del rotore è un po’ inclinato all’indietro, così che, mentre la macchina avanza, parte dell’aria in arrivo entra nel disco da sotto e lo attraversa verso l’alto. È questo flusso ascendente a spingere le pale. Un elicottero col motore in avaria sfrutta lo stesso effetto per atterrare senza danni, e lo si chiama autorotazione.

L’aria attraversa da sotto il rotore inclinato, e su una parte di ogni pala la forza che produce si piega in avanti e mantiene la rotazione.

Lungo ogni pala l’aria investe il profilo con un angolo che cambia dalla radice alla punta. Su una parte centrale della pala la forza aerodinamica totale si inclina leggermente davanti all’asse di rotazione e tira la pala. Vicino alla punta e vicino alla radice si inclina all’indietro e frena. Il rotore accelera o rallenta finché le parti che spingono e quelle che frenano si equilibrano, e poi gira a velocità costante mentre sostiene. L’energia viene dalla velocità data dall’elica, o dalla quota se la macchina scende in planata.

Un rotore che avanza pone un secondo problema. La pala che va in avanti incontra l’aria più velocemente di quella che va indietro, e quindi sostiene di più. Con le pale fissate rigidamente al mozzo, questa differenza rovescia l’apparecchio di lato. La risposta di Cierva fu una cerniera alla radice di ogni pala che la lascia sbattere su e giù. La pala avanzante sale, il che riduce il suo angolo d’attacco e la sua portanza; quella retrocedente scende, il che li aumenta. La portanza si pareggia su tutto il disco. Una seconda cerniera, aggiunta più tardi, lascia che ogni pala anticipi e ritardi un poco nel suo piano di rotazione e alleggerisce gli sforzi alla radice.

Il rotore deve girare prima del decollo. I primi autogiri rullavano a terra finché l’aria non lo avviava, oppure si tirava una fune avvolta intorno all’albero del rotore. Macchine successive deviavano verso l’alto, attraverso il rotore, il flusso dell’elica, e dai primi anni Trenta una trasmissione con frizione avviava il rotore a terra e veniva disinnestata per il decollo. I primi autogiri si governavano come aeroplani, con alettoni su piccole ali ed equilibratori sul piano di coda. Dal 1933 il C.30 fece a meno di queste superfici di comando e mantenne un piano di coda orizzontale fisso: il pilota inclinava l’intera testa del rotore e la macchina andava dove il rotore la tirava.

Come si fa

Cadendo, il modello di carta viene fatto girare dall’aria che sale lungo le pale, come un seme d’acero o il rotore di un autogiro.

Un modello di carta mostra l’autorotazione in pochi minuti. Servono un foglio di carta, possibilmente rigida, delle forbici e una graffetta. Ritagliate una striscia dal foglio. Tagliate la striscia nel mezzo dall’alto fino a circa metà, per ottenere due lembi. Piegate un lembo verso di voi e l’altro all’indietro: sono le pale. Ripiegate verso l’interno i due lati della metà inferiore per formare un corpo stretto, risvoltate in su la sua estremità e fermatela con la graffetta, che dà al modello il suo peso in basso.

In piedi, tenete il modello per il corpo in alto quanto arriva il vostro braccio e lasciatelo andare. Comincia a girare dopo una breve caduta e scende molto più piano di un foglio accartocciato. Mentre cade, l’aria sale lungo le pale, e la loro inclinazione trasforma quel flusso in rotazione, proprio come il flusso ascendente attraverso il rotore di un autogiro lo tiene in rotazione. Piegate le pale al contrario e il modello girerà al contrario. Spostate la graffetta, aggiungetene una seconda o incurvate appena le pale, e confrontate le cadute. Un seme d’acero fa lo stesso con una sola pala.

Sicurezza: fate attenzione alle forbici e tenete la graffetta lontana dai bambini piccoli. Lasciate cadere il modello stando in piedi sul pavimento: non salite mai su una sedia o su un tavolo e non sporgetevi mai da una finestra o da un balcone per guadagnare altezza. Un vero autogiro è un aeromobile: deve essere aeronavigabile e pilotato da una persona addestrata con la licenza adatta, e un autogiro montato da un kit è affidabile solo quanto il lavoro di chi lo ha assemblato e ne cura la manutenzione.

Storia ed evoluzione

Negli anni intorno al 1910 l’ingegnere russo Boris Jur’ev constatò che un rotore portante, in certe condizioni di discesa, girava da sé e permetteva un atterraggio planato. L’ingegnere spagnolo Juan de la Cierva arrivò allo stesso effetto per un’altra strada. Dopo che un grande biplano da lui progettato per un concorso militare era precipitato, cercò un aeromobile che non potesse perdere il controllo a bassa velocità, e immaginò un rotore libero di girare che continuasse a sostenere per quanto piano volasse la macchina. Il suo primo autogiro, il C.1 del 1920, aveva due rotori controrotanti sullo stesso albero, ma si disturbavano a vicenda, giravano a velocità diverse e facevano inclinare l’apparecchio da un lato. Il C.2 e il C.3 che seguirono avevano un solo rotore ciascuno, ancora senza cerniere. Fallirono entrambi, il C.3 dopo pochi brevi balzi, perché la pala avanzante sosteneva più di quella retrocedente e l’apparecchio si rovesciava.

Il quarto, il C.4, aveva le cerniere di flappeggio. Volò per circa duecento metri in linea retta a Getafe, vicino a Madrid, il 9 gennaio 1923, data indicata dal Guinness World Records e dalla FAA; la scheda di sito storico dell’AIAA pone il primo volo ufficiale al 17 gennaio. Cierva proseguì il lavoro in Gran Bretagna, dove i suoi progetti furono costruiti soprattutto da Avro. Più tardi aggiunse una seconda cerniera perché ogni pala potesse anticipare e ritardare, e nel 1928 un autogiro C.8 attraversò la Manica.

Negli Stati Uniti Harold Pitcairn costruì autogiri su licenza di Cierva, e il suo PCA-2 fu il primo aeromobile ad ala rotante certificato in quel paese. Il C.30 di Cierva, del 1933, introdusse il comando diretto con la testa del rotore inclinabile ed eliminò le ali. Avro lo costruì su licenza, e la Royal Air Force lo impiegò durante la Seconda guerra mondiale per tarare i radar, perché poteva volare abbastanza piano. Cierva lavorò poi al decollo a salto: il rotore veniva lanciato a terra più veloce del necessario, con le pale senza passo, poi si dava passo alle pale tutto d’un colpo e la macchina balzava in aria. Morì il 9 dicembre 1936, quando l’aereo di linea su cui viaggiava precipitò al decollo a Croydon. Dal 1939 l’elicottero, capace di restare fermo in volo, distolse dall’autogiro interesse e ordini.

Gli autogiri leggeri con elica spingente dietro il pilota hanno riportato l’autogiro come velivolo sportivo.

L’autogiro tornò negli anni Cinquanta e Sessanta in una forma più semplice. L’ingegnere statunitense di origine russa Igor Bensen progettò piccoli autogiri aperti in tubo d’acciaio o d’alluminio, con motore ed elica dietro il pilota, e molti appassionati li costruirono in casa. Negli Stati Uniti furono prodotti anche alcuni autogiri in piccola serie: l’Umbaugh U-18, certificato nel 1961 e costruito fino al 1966 come Air & Space 18A, e il McCulloch J-2, che volò per la prima volta nel 1962 e fu prodotto dal 1971 al 1973. Ancora oggi si costruiscono e si fanno volare autogiri, alcuni montati da kit e altri usciti di fabbrica, e in ognuno le pale del rotore sbattono, come fecero per la prima volta quelle del C.4 di Cierva nel 1923.