Quei pazzi sulle macchine volanti

14 Agosto 2020

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di Riccardo Campanini
Responsabile progetti educativi Natura e Scienza
dei Musei Civici di Reggio Emilia

Da quando il sogno recondito dell’uomo di potersi librare nell’aria come gli uccelli è divenuto realtà, la società umana, la conoscenza e la percezione del mondo sono cambiate radicalmente. Innalzare a dismisura il proprio punto di vista, viaggiare oltre le insidie del territorio, raggiungere qualsiasi meta lontana equivalgono oggi a un senso pieno di libertà, quasi una sorta di dominio sul mondo.
Questo però avviene da relativamente poco tempo, soprattutto se riferito alla storia dell’umanità e agli innumerevoli tentativi, spesso tragici, di vincere almeno temporaneamente l’oppressione della forza di gravità.
Ma perché per migliaia di anni non si è riusciti a trovare una soluzione al problema? Quale è stata l’insuperabile difficoltà che ha impedito il benché minimo avvicinamento a quel traguardo etereo raggiunto solo nel corso del 18° secolo?
La risposta va scissa in due componenti:

– da una parte l’errato esempio preso da sempre come riferimento, cioè il volo degli uccelli, che (frutto di una evoluzione di milioni di anni) per complessità anatomica e fisiologica sono inimitabili da parte dell’uomo;

– dall’altra, la mancata conoscenza di quelle leggi fisiche che solo negli ultimi secoli hanno disvelato alcune imprescindibili esigenze nel campo dell’ingegneria aerea.

Persino il geniale Leonardo non poteva riuscire nell’intento, poiché, sebbene osservatore ineguagliabile, era sprovvisto di quelle competenze su materiali e aerodinamica fondamentali per la attuale scienza del volo.

Nella storia dei pionieri dell’aria sono tanti gli “eroi” che provarono con ingegno, passione e molta incoscienza a trovare la via dei cieli, moltissimi con esiti tragici, qualcuno con risultati incoraggianti, pochissimi con esito positivo.

Vediamo allora quali sono state le chiavi della “scienza dell’aria” e chi sono i pionieri che hanno saputo usarle riuscendo nel loro intento e ponendo le pietre miliari della storia del volo.

Era il 1783 quando l’uomo iniziò ufficialmente a muoversi nel cielo e lo fece grazie ai fratelli Joseph-Michel e Jacques-Étienne Montgolfier che con il loro pallone ad aria calda, l’aerostato (che ereditò successivamente dagli stessi inventori il nome di “mongolfiera”), sfruttarono il principio fisico della spinta ascensionale di un gas più leggero rispetto a uno più pesante (nel loro caso è l’aria interna al pallone che scaldandosi si espande divenendo più leggera di quella fredda esterna). Il loro pallone era di carta rinforzata: null’altro che la versione maggiorata di quelle lanterne cinesi inventate da secoli nell’estremo oriente. Con rischio di incendio incluso.

Ascensione dei Fratelli Montgolfier.

Nel 1862, dopo quasi un secolo di migliorie, con una tecnologia sicuramente un po’ più avanzata ma comunque priva di qualsiasi cautela, gli inglesi James Glaisher e Henry Coxwell spinti da intenzioni di monitoraggio meteorologico, raggiunsero in maniera davvero sprovveduta gli 11000 metri di quota (quella per intenderci degli attuali voli di linea dei jet) dai quali ritornarono a terra con grande fortuna, dopo aver perso conoscenza a causa della rarefazione dell’aria e delle basse temperature toccate (-20°C). Successivamente a quel volo, James Glaisher fece altre 21 ascensioni, visse 93 anni e divenne uno dei più famosi meteorologi del 1800.

Il volo di Glaisher – ©alamy

Dalla mongolfiera al dirigibile il passo è stato breve e quindi ecco che nel 1852 arriva il primo volo “attivo” della storia, col francese Henri Giffard che, applicando a un aerostato un motore a vapore, fu il primo uomo a spostarsi volontariamente nel cielo.

Veri e propri giganti dell’aria, i dirigibili subirono però un rapido declino anche in concomitanza con alcuni storici incidenti, come quelli famosi del dirigibile Italia (che nel 1928, capitanato dal generale Umberto Nobile,si schiantò sui ghiacci del Polo Nord) e del LZ 129 Hindhemburg (che bruciò nel 1937 in New Jersey causando 35 vittime).

L’Hindenburg nel maggio del 1936 al suo arrivo a Lakehurst – New Jersey, Stati Uniti
(OFF/AFP/Getty Images)

Hindemburg

L’incidente dell’Hindemburg

Se mongolfiera e dirigibile non avevano fatto nient’altro che sfruttare il principio di Archimede in atmosfera, rimanendo però vincolati a esigenze di grandissime dimensioni e al contempo leggerezza, era ora il turno di trovare un’altra modalità di volo che aprisse la strada all’era dei velivoli moderni.

Fu così che, nel 1853, grazie a uno studio accurato dei 4 requisiti fondamentali del volo (portanza, resistenza, peso, spinta), l’ingegnere inglese Sir George Cayley riuscì a far compiere un breve volo guidato al primo aliante della storia

Nel 1867, l’ufficiale francese Félix du Temple riuscì a far volare per qualche secondo un aliante ad ali flessibili dotato di motore lanciato da una discesa: non ancora aeroplano, era comunque il primo passo verso la moderna aviazione.

Da qui in poi la forma e il profilo delle ali rivestirono un’importanza fondamentale per la capacità di volo dei mezzi costruiti, permettendo di sviluppare al meglio la cosiddetta portanza, quella forza (strettamente connessa al principio di Bernoulli e all’effetto Venturi) che aiuta i velivoli a essere sostenuti dalla pressione atmosferica. Ogni ala moderna ha speciali curvatura e bombatura che massimizzano tale effetto.

Per far decollare il primo mezzo meccanico a propulsione autonoma, occorreva però concentarsi sul terzo principio della dinamica (o terza legge di Newton), per cui “se un corpo esercita una forza su un secondo corpo, allora il secondo esercita sul primo una forza uguale e contraria”.

E fu così che l’italiano Enrico Forlanini, nel 1877, sviluppò quello che a tutti gli effetti si può definire il precursore dell’elicottero moderno: costruì la prima macchina che si poteva innalzare (senza presenza umana) indipendentemente dall’utilizzo di gas, sfruttando un sistema di 2 eliche orizzontali e un motore a vapore liberamente ispirato al progetto di Leonardo da Vinci.

Elicottero sperimentale Enrico Forlanini.

Il primo elicottero con essere umano si innalzò poi molto dopo, nel 1906, ad opera dell’inventore francese Paul Cornu, che si librò nell’aria anche se solo a un’altezza di 30 cm: peso e potenza non erano ancora ottimali.

Ed infine gli aeroplani…

Se è noto che il primo aereo ad alzarsi in volo è stato quello dei fratelli Wright nel 1903, forse non tutti sanno che fu necessaria una catapulta per lanciarlo, tal per cui è da assegnare all’inventore rumeno Traian Vuia il titolo di primo costruttore di aereo a decollo autonomo (anche se volò solo per 12 metri). Era il 1906, e fu possibile grazie a un motore potente e alla semplice aggiunta di un carrello con ruote che minimizzasse l’attrito col terreno.

I fratelli Wright

Flyer dei fratelli Wright

Velivolo a sette ali del 1902

Da lì in poi cominciò l’era della moderna aviazione, quella che si basa soprattutto sulla ricerca scientifica sui materiali e sui rapporti tra geometria del mezzo e fisica del volo e che ancora in pieno sviluppo.

Ma ai giorni nostri esistono ancora i “pazzi sulle macchine volanti”?

Ebbene sì, sono i protagonisti di voli pionieristici effettuati più per spirito goliardico che reale ricerca scientifica, come quelli in occasione del Red Bull Flugtag, il festival degli aerei più pazzi che si svolge periodicamente in varie parti del mondo e in cui mezzi improbabili e dagli aspetti fantasiosi cercano di volare (anche se si accontentano quasi sempre di planare) col proprio equipaggio per brevi tratti dopo essersi lanciati da una rampa di 6 metri. Voli spesso brevissimi e un po’ pericolosi, ma comunque con sempre l’acqua ad aspettarli.