[STORIA] Il primo volo supersonico di un aereo civile? Con il DC-8!

nicolap

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Roma
[STORIA] Il primo volo supersonico di un aereo civile? Con il DC-8!



Il 21 agosto del 1961, sulla base militare di Edwards (California) si tenne un curioso quanto ormai dimenticato test di volo, impiegando un DC-43 nuovo di fabbrica.
In piena Guerra Fredda, ed altrettanto piena “guerra commerciale” tra Boeing e Douglas, quest’ultima decise di dimostrare come il proprio DC-8, sebbene non disegnato per il volo supersonico, ne avrebbe in ogni modo sostenuto l’impatto, senza danni strutturali.
L’incarico della particolare missione venne affidato al pilota collaudatore della Douglas William Magruder, che, insieme al copilota Paul Patten, all’ingegnere di volo Joseph Tomich e all’ingegnere collaudatore Richard H. Edwards, impiegarono il DC-8-43 marche N9604Z (in fase di test prima della consegna alla Canadian Pacific, di cui già indossava la livrea) utilizzando come base per il test l’aeroporto militare di Edwards, in California.

Dopo il decollo venne raggiunta la quota record di 52.000 piedi (quasi 16 Km dal suolo), mantenendo un assetto stabile e una spinta di 50 libbre, che è stata poi mantenuta anche nella successiva fase di discesa.
La velocità dell’aeroplano iniziò in tal modo ad aumentare vertiginosamente e, alla quota di 45.000 piedi venne registrata una velocità di Mach 1.01, che venne tenuta per circa 16 secondi.
A quel punto il pilota volle diminuire l’angolo di discesa ma, con stupore e terrore di tutti, l’aereo non rispondeva ai comandi, e nemmeno al tentativo di utilizzare lo stabilizzatore, che anzi si bloccò per l’eccessivo carico.
William Magruder decise a quel punto di aumentare l’incidenza della picchiata, alleggerendo di fatto il carico sullo stabilizzatore, che fortunatamente riprese a funzionare permettendo al pilota di livellare il volo ad una quota di circa 35.000 piedi. Manovra che valse al pilota il premio della Società dei Piloti di Volo Sperimentale.

Il resto del volo si svolse in modo regolare, e l’aereo rientrò senza difficoltà ad Edwards. Era stato battuto un record storico, anche se in maniera non ufficiale, e ci vollero altri otto anni perché un velivolo di concezione del tutto diversa, il Tupolev Tu-144, potesse batter quel record nell’ottobre del 1969.
Un paio di curiosità finali. Il volo del DC-8 da Edwards venne scortato e filmato da un F-100 e un F-104 dell’USAF, e la storia vuole che il 104 fosse pilotato dall’allora colonnello Chuck Yeager. Il DC-43 N9604Z (c/n 45623) entrò poi in regolare servizio con la Canadian Pacific il 15 novembre dello stesso anno con le marche CF-CPG, restando in servizio sino al mese di marzo del 1980. I tentativi del personale di CP Air di preservarlo in un museo fallirono, e l’aereo venne demolito poco dopo ad Opa Locka, in Florida.

I più curiosi potranno trovare altri dettagli nell’interessante articolo pubblicato da Air & Space Magazine nell’agosto del 2011.
 

OneShot

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Paris
Molto, molto interessante Nicolap.
È incredibile come le forze aerodinamiche subiscano tali mutamenti di stato, sia da subsonico a transonico, che da quest'ultimo a supersonico. Ed in effetti, il volo supersonico è stata una sfida matematico-fisica vinta a testa alta.
 

Shogun

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E' una storia che conoscevo già, ma nell'articolo ci sono dettagli molto interessanti. Grazie.
 

Casa

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Scusate ma io non ho capito. Se i comandi non rispondevano, come ha fatto ad aumentare la picchiata?
 

OneShot

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Paris
Scusate ma io non ho capito. Se i comandi non rispondevano, come ha fatto ad aumentare la picchiata?
Se non sbaglio, si tratta di un fenomeno aeroelastico che porta all'inversione dei comandi nei regimi transonici. In pratica la forza applicata sull'elevatore di coda creava una torsione dei piani di coda fissi diminuendone la portanza, al punto tale da invertirne il comando. Fino ad una velocità alla quale il calo di portanza per torsione è maggiore della portanza richiesta per cabrare. Verrebbe spiegata meglio con dei disegni, ma sarebbe troppo tecnico.
Questa è stata una delle grandi sfide del volo supersonico con la tecnologia di quell'epoca.
 

Casa

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Complicato, ma credo di aver capito, grazie mille!:very_drunk:
 

East End Ave

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su e giu' sull'atlantico...
Scusate ma io non ho capito. Se i comandi non rispondevano, come ha fatto ad aumentare la picchiata?
Se non sbaglio, si tratta di un fenomeno aeroelastico che porta all'inversione dei comandi nei regimi transonici. In pratica la forza applicata sull'elevatore di coda creava una torsione dei piani di coda fissi diminuendone la portanza, al punto tale da invertirne il comando. Fino ad una velocità alla quale il calo di portanza per torsione è maggiore della portanza richiesta per cabrare. Verrebbe spiegata meglio con dei disegni, ma sarebbe troppo tecnico.
Questa è stata una delle grandi sfide del volo supersonico con la tecnologia di quell'epoca.
Non piloto, non ne so nulla di fisica ma vado per intuito: lo stabilizzatore di coda a cui viene chiesto di diminuire un angolo di discesa si ritrova col compito pratico di "sollevare" il muso, ovvero quasi l'intero peso dell'aeromobile oltre la pressione che lo stesso subisce. Se invece il comando lo inverto penso che io vada ad alleggerire il tutto e quindi ovvio riesca ad incrementare l'angolo di discesa. Al che faccio 1+1 e penso che al successivo tentativo di livellamento il comando sia stato rimodulato in modalita' assai piu' "soft" con una cabrata conseguente assai piu' "leggera".
Se OneShot me la passa bene, altrimenti all'angolo per 20'!!!! ;)
 

vipero

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Non piloto, non ne so nulla di fisica ma vado per intuito: lo stabilizzatore di coda a cui viene chiesto di diminuire un angolo di discesa si ritrova col compito pratico di "sollevare" il muso, ovvero quasi l'intero peso dell'aeromobile oltre la pressione che lo stesso subisce. Se invece il comando lo inverto penso che io vada ad alleggerire il tutto e quindi ovvio riesca ad incrementare l'angolo di discesa. Al che faccio 1+1 e penso che al successivo tentativo di livellamento il comando sia stato rimodulato in modalita' assai piu' "soft" con una cabrata conseguente assai piu' "leggera".
Se OneShot me la passa bene, altrimenti all'angolo per 20'!!!! ;)
in realtà il compito è quello di alzare o abbassare la coda, quindi modificare l'angolo di incidenza. il resto lo fa l'aerodinamica ;)
(questo ti fa capire perché gli aerei con ruotino anteriore hanno la fusoliera rastremata nella zona della coda, mentre quelli con il ruotino posteriore prima di decollare devono dare una botta di cloche a picchiare, per far alzare prima la coda)
 

East End Ave

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su e giu' sull'atlantico...
in realtà il compito è quello di alzare o abbassare la coda, quindi modificare l'angolo di incidenza. il resto lo fa l'aerodinamica ;)
(questo ti fa capire perché gli aerei con ruotino anteriore hanno la fusoliera rastremata nella zona della coda, mentre quelli con il ruotino posteriore prima di decollare devono dare una botta di cloche a picchiare, per far alzare prima la coda)
si certo, non mi sono espresso bene evidentemente: con "sollevare il muso" intendevo incrementare o meno l'angolo di incidenza dell'assetto. Chiaro che essendo lo stabilizzatore in coda e' la coda stessa ad alzarsi o abbassarsi, ma in fondo l'assetto ha un suo centro che laddove si abbassi la coda si alza il muso e viceversa, no? ;)
 

OneShot

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Ogni idea e ogni tentativo di ragionare va apprezzato, quindi niente 20 minuti dietro alla lavagna!
Purtroppo però il concetto fisico che si cela dietro a questo fenomeno è differente. Se trovo i miei appunti di aerotecnica, faccio il disegnino, così a muzzo potrei scrivere castronerie (e già ne ho sfoderata qualcuna in precedenza...).
 

vipero

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Io i miei appunti li ho sparpagliati in credo due o tre case, credo comunque (sbirciando in rete), che abbia a che fare con il drag divergence mach number
Esiste sia il Mach di divergenza della resistenza (Mach drag divergence, Mdd) sia il Mach di divergenza della portanza (Mach
lift divergence, Mld). Quando l’onda d’urto diventa molto intensa (M>Mdd), condizione “C” , la separazione del flusso causa un forte aumento della
resistenza ed una caduta brusca della portanza, come allo stallo.
http://wpage.unina.it/fabrnico/DIDA...018/SLIDES_2018/CAP3_Portanza_Profili_Ali.pdf
(più o meno da pagina 70)
 

Jambock

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MXP
https://www.youtube.com/watch?v=4_hASWgu8EY

Ho trovato questo interessantissimo filmato con alcune spiegazioni sul comportamento dell'aria con l'aumento della velocità.
Molto didatico.

Inoltre, all'inizio ci sono alcune bellissime immagini di alcuni aerei classici, e alla fine del video alcune "proposte" futuristiche meravigliose... :D
 

Casa

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26 Novembre 2011
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https://www.youtube.com/watch?v=4_hASWgu8EY

Ho trovato questo interessantissimo filmato con alcune spiegazioni sul comportamento dell'aria con l'aumento della velocità.
Molto didatico.

Inoltre, all'inizio ci sono alcune bellissime immagini di alcuni aerei classici, e alla fine del video alcune "proposte" futuristiche meravigliose... :D
Nonostante siano "antichi" questi video hanno un potere divulgativo incredibile, anche se con meno mezzi rispetto ad oggi. Mi piacciono troppo con quella grafica e voce anni 50!
Credo di aver trovato un approfondimento alla mia domanda al minuto 10.
 

nicolap

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Grazie a tutti.
Prendendo spunto da un commento fatto sulla nostra pagina FB, effettivamente desta stupore che l'aereo sia stato poi regolarmente consegnato al cliente dopo un test del genere.
 

East End Ave

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su e giu' sull'atlantico...
Grazie a tutti.
Prendendo spunto da un commento fatto sulla nostra pagina FB, effettivamente desta stupore che l'aereo sia stato poi regolarmente consegnato al cliente dopo un test del genere.
Grazie a te per queste memorie storiche sempre interessanti Nicola!

Dai commenti sopra: che sia stato rischioso e' ovvio. Ma era un test specifico, con piloti collaudatori, gente che decolla e mette in conto di non tornare a terra, se non a brandelli.
Il perche'? Il DC8 era il primo quadrigetto pax della McDonnell, in piena concorrenza (e in ritardo) con il 707 della Boeing; dimostrare che la struttura fosse ampiamente in grado di sopportare dinamiche fisiche oltre la norma e' stato certamente un punto di notevole risalto e valenza per il costruttore, in tempi in cui le trasvolate intercontinentali non-stop divenivano pian piano cruciali per il progresso globale dell'aviazione civile. L'impatto della sicurezza sul mercato di allora era importante e questo test penso dimostro' appieno l'affidabilita' del modello.
Quanto al prendere N9604Z e consegnarlo a CP dopo uno stress del genere....beh...calcolando che non credo fossero possibili verifiche strutturali come se ne possono fare oggi, forse e' stato un po' azzardato effettivamente.
Personalmente mi sono trovato sull'atlantico con vento a favore a volare a circa 1100kmh, pure qualcosina in piu'...e in quel momento pensavo alla fatidica soglia dei 1226kmh cosi' "vicina"... Credo che ad un certo punto in cockpit abbiano effettuato qualche manovra per ridurre la velocita', giacche' scendemmo rapidamente sui 950kmh.