Fenomeni pericolosi per il volo: cosa sono e come evitarli?

Volare è un’esperienza incredibile, ma ci sono fenomeni naturali che possono rendere il volo molto pericoloso. In questo articolo parleremo di due di questi fenomeni: la turbolenza e il Wind Shear. Scopriremo cosa sono, quali sono i loro effetti sui voli e come evitarli.

Turbolenza e Wind Shear

La turbolenza può avere differenti origini ed è l’insieme degli scossoni che, durante la condotta del volo, portano a repentine e indesiderate variazioni di assetto, quota e direzione.
In presenza di turbolenza severa, l’aereo può arrivare anche ad essere totalmente ingovernabile e, inoltre, si possono verificare seri danni alla struttura per gli eccessivi fattori di carico ai quali si trova sottoposto.

La turbolenza convettiva deriva dalle correnti ascendenti e discendenti che originano dal differente riscaldamento del terreno.
Si verifica maggiormente durante le ore più calde delle giornate estive e può essere visualizzata tramite la formazioni di nubi cumuliformi alla sommità della turbolenza.

La turbolenza meccanica si genera dall’incontro di correnti con diversa intensità o direzione, oppure dall’incontro di una massa d’aria in movimento con ostacoli presenti al suolo.

Un tipo di turbolenza meccanica è quella che si genera al passaggio del vento su una catena montuosa. Nella fase di salita, sul pendio di sopravvento, si incontreranno delle ascendenze più o meno turbolente a seconda dell’asperità del terreno.

Sulla cima del rilievo, per effetto della strozzatura del flusso del vento (effetto Venturi), la velocità dell’aria sarà maggiore e quindi minore la sua densità.

Perciò sulla cresta del pendio, la quota segnalata dall’altimetro risulterà maggiore del reale.


Il pendio sottovento sarà investito da una corrente discendente, che causerà fenomeni di turbolenza proporzionali all’irregolarità del suolo.

Gli effetti della turbolenza meccanica si annullano ad una quota superiore ad un terzo dell’altezza del rilievo montuoso.

L’onda orografica, che si genera al passaggio di un forte vento trasversale ad una catena montuosa, genera fenomeni di ascendenza e discendenza anche oltre la catena, verso il lato del pendio sottovento.

La turbolenza è data sempre da una rapida variazione nella direzione o nella intensità del vento, o in entrambe, che genera raffiche di vento e/o movimenti verticali della massa d’aria (ascendenze e discendenze).

Questa variazione locale ed improvvisa del vento è chiamata Wind Shear ed è un fenomeno che si incontra in maniera particolarmente pericolosa nelle celle temporalesche.

In queste condizioni, durante la discesa dal cumulonembo delle precipitazioni a carattere temporalesco, viene trascinata verso il basso anche una colonna di aria fredda, che impattando con il suolo si espande lateralmente, originando il fronte di raffica.

Le correnti discendenti possono arrivare a ratei di 1000ft/min ed avere un diametro di qualche chilometro che si espande al suolo lungo il fronte di raffica.

Sotto una cellula temporalesca si determina sia una variazione del vento in senso verticale (Wind Shear verticale), lungo le correnti ascendenti e discendenti, sia un sensibile cambiamento della componente di vento orizzontale (Wind Shear orizzontale), dovuto al fronte di raffica.


Un aeromobile che si trovasse a passare sotto un cumulonembo temporalesco incontrerà improvvise variazioni delle sue prestazioni.

Infatti, incontrando il Wind Shear orizzontale del fronte di raffica, che precede le forti correnti discendenti, si troverà ad avere un aumento del vento frontale, con un conseguente incremento della portanza, e un aumento dell’eventuale sentiero di discesa o salita.


Sotto le forti discendenze, che causano il Wind Shear verticale, il mezzo si troverà ad avere una sostanziale perdita di quota, per poi trovarsi di nuovo nel fronte di raffica opposto, ma questa volta con un aumento del vento in coda, con conseguente perdita di portanza e riduzione del sentiero di avvicinamento o di decollo.

Il temporale, è una perturbazione locale di breve durata, caratterizzata da violente correnti verticali e intense raffiche di vento ed associata alla presenza di nubi cumuliformi a forte sviluppo verticale, che causano intensi rovesci di pioggia.

La formazione del temporale può essere sia di origine convettiva che frontale e le singole celle temporalesche che lo compongono, del diametro di qualche chilometro, si sviluppano ed esauriscono secondo un ciclo a tre fasi.

Nella fase di sviluppo del cumulonembo si hanno forti correnti convettive ascensionali che, incontrando il punto di rugiada, condensano formando gocce di pioggia di dimensioni via via sempre maggiori.

Quando viene raggiunta la massima maturazione, le gocce superano la spinta ascensionale delle correnti convettive ed hanno inizio le precipitazioni.

Questa fase è spesso accompagnata dalla presenza di grandine, di lampi e tuoni.

I lampi sono delle scariche elettriche che si generano attraverso un corto circuito tra nube e nube o tra nube e suolo, quando la capacità isolante dell’aria diventa insufficiente.

La conseguente onda d’urto che si genera, il tuono, è udibile a chilometri di distanza.
 Nella fase di dissolvimento della cellula temporalesca si ha l’esaurirsi delle correnti ascensionali e le piogge cessano di avere carattere di rovesci, mentre il cumulonembo comincia a dissolversi.

Formazione di depositi di ghiaccio sull’aeromobile

Il pericolo di ghiaccio al carburatore è stato già affrontato nella sezione dedicata al motore, ora accenneremo ai possibili depositi di ghiaccio sulle strutture esterne.

Durante il volo in nube o nelle precipitazioni vi è la presenza, nell’aria fredda, di gocce sopraffuse, piccole gocce d’acqua che, nonostante la temperatura esterna sia sotto lo zero, non ghiacciano a causa della tensione che si crea sulla loro superficie.

Questo equilibrio instabile è spezzato dall’urto con le superfici dell’aereo, ciò determina la formazione di ghiaccio.

Se la temperatura è di poco inferiore a 0oC, le gocce prima di congelare hanno il tempo di fondersi tra loro e sulle superfici dell’aereo si avrà la formazione di uno strato di ghiaccio compatto e solido, il ghiaccio vetrone.

Mentre in presenza di temperature inferiori avviene il congelamento separato delle gocce, con la formazione di ghiaccio granuloso.

Il ghiaccio brinoso si forma invece per diretto passaggio del vapore acqueo dalla fase di vapore a quella solida e i cristalli di ghiaccio che si formano hanno l’aspetto simile alla brina.

Anche a terra è possibile la formazione di ghiaccio, in quanto il carburante presente nei serbatoi alari mantiene basse temperature per un lungo periodo dopo un volo in quota.
 In questo caso, se l’aria a contatto con le superfici alari fredde contiene umidità, si può formare e depositare ghiaccio.

I principali effetti determinati dal ghiaccio sono le deformazioni dei profili alari (elica compresa), con conseguente diminuzione di portanza e aumento della resistenza.
 Inoltre, l’appesantimento del mezzo, causato dall’accumulo di ghiaccio sulle sue superfici, porta ad un aumento della velocità di stallo.

La compromissione da parte del ghiaccio delle prese statica e dinamica, inoltre, rende inattendibile la lettura dell’anemometro.

Anche la visibilità anteriore sul parabrezza può risultare pericolosamente diminuita, mentre l’eventuale ostruzione delle prese d’aria, causata dall’accumulo di ghiaccio, diminuisce il rendimento del motore.

Alcuni mezzi dell’aviazione generale sono equipaggiati con sistemi termici e meccanici per prevenire o eliminare i depositi di ghiaccio ed esistono in commercio specifici prodotti anticongelanti da apporre preventivamente sulle superfici del mezzo per impedire la formazione di ghiaccio.

Rimane comunque necessario, per il nostro tipo di aeromobili, interrompere al più presto il volo nel caso insorgano gli elementi per presupporre il pericolo della formazione di ghiaccio.

Conclusione

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