Un aeroplano è un aerodina (un aeromobile più pesante dell'aria ), azionato da un propellente , la cui portanza aerodinamica è ottenuta da superfici fisse. Quando la portanza è ottenuta (fissa o in movimento) da superfici rotanti, il dispositivo viene quindi chiamato " ala rotante " ( elicottero , autogiro , girocottero ).
Un aeroplano dotato di un dispositivo che gli consente di decollare e atterrare sull'acqua (a terra ) è un idrovolante . Altri accessori consentono l' atterraggio e il decollo su superfici innevate come gli sci posti sotto le ruote dell'aereo.
Colui che lo dirige si chiama pilota o aviatore .
La parola "aviazione" (dal latino " avis ", che significa "uccello", e dal suffisso " atio ") fu usata per la prima volta da Gabriel de La Landelle , nel 1863 , nel libro Aviazione o navigazione aerea senza balloon , un libro che racconta i tentativi di Jean-Marie Le Bris di decollare su un aereo più pesante dell'aria.
Il sostantivo maschile "aeroplano" è un derivato dotto dell'opinione latina . E ' attestata nel XIX ° secolo : secondo il Tesoro del computer lingua francese , che potrebbe essere stato creato1875ma il caso più antico noto è nel brevetto n o BB 205,155, depositato il19 aprile 1890di Clément Ader e relativo a "un dispositivo alato per la navigazione aerea chiamato Plane" . Così Ader chiamava il dispositivo chiamato Eolo , con il quale si toglie il9 ottobre 1890poi rade il terreno per 50 metri a 20 cm sopra il binario. Tuttavia, questo evento non sarà approvato come volo: l'altezza raggiunta era insufficiente per qualificarlo come tale.
Il terzo prototipo di Clément Ader, l' Avion III , fece un volo di trecento metri davanti a un comitato militare il 14 ottobre 1897 a Satory . Un altro motivo per la mancata approvazione dei voli di Clément Ader è che questi voli erano soggetti al segreto militare .
Contemporaneamente Otto Lilienthal , grazie a prototipi che venivano realizzati con strutture di bambù ricoperte di cotone, poteva librarsi fino a 400 metri lanciandosi dalla cima di una collina alta una ventina di metri. Il controllo della macchina era affidato ai movimenti del corpo come per i deltaplani pendolari contemporanei.
Nei primi anni dell'aeronautica , dopo i voli in aliante dei fratelli Wright del 1902 e il loro primo volo a motore della17 dicembre 1903 , non stiamo ancora parlando di aerei ma di aeroplani . Nel 1908, Ferber , in una nota a piè di pagina del suo libro Aviation, Its Beginnings, Its Development , scrisse: “Non c'è una parola per l'aeroplano in particolare; potremmo prendere il nome creato dal signor Ader” . Nel 1911 , in omaggio a Clément Ader , il generale Roques , creatore dell'aviazione militare, decise che tutti gli aerei militari si sarebbero chiamati aeroplani. Ma non è stato fino alla prima guerra mondiale che le parole "aereo" e " aviazione " sono diventate comuni.
Alberto Santos Dumont costruì molti palloni in cui volò e progettò il primo dirigibile pratico. La dimostrazione del suo aereo più pesante dell'aria, il 14 Bis , avvenne nel parco Bagatelle vicino a Parigi , con un volo pubblico, decretando così il primo record mondiale di aviazione, il 23 ottobre 1906 .
Un aereo è composto da:
Un aereo vola grazie al flusso d'aria attorno all'ala producendo forze aerodinamiche:
Maggiore è l'angolo formato tra l'ala e il vento relativo (angolo chiamato incidenza ), maggiori sono le forze aerodinamiche. Questo rimane vero fino all'angolo di stallo , dove la portanza inizia a diminuire a causa della separazione dei flussi d'aria sopra l'ala (la superficie superiore).
Secondo la legge di Newton e l'effetto CoandaLa forza di portanza è generata in risposta alla massa d'aria che viene deviata verso il basso. Per reazione l'ala viene tirata verso l'alto, in virtù della terza legge di Newton :
"Qualsiasi corpo A (l'ala) che esercita una forza su un corpo B (l'aria) subisce una forza di uguale intensità, nella stessa direzione ma nella direzione opposta, esercitata dal corpo B".La massa d'aria viene deviata verso il basso a causa di:
Quando il vento relativo passa sopra e sotto l'ala, l'aria che passa sulla superficie superiore è più veloce dell'aria che passa sulla superficie inferiore, obbedendo così alla condizione di Kutta . La pressione sulla superficie superiore è inferiore a quella sulla superficie inferiore. La depressione sulla superficie superiore e la pressione sulla superficie inferiore generano una forza sull'anta chiamata portanza .
L'equilibrio del voloUn aereo è soggetto a tre tipi di forze:
Queste forze sono rappresentate da quattro vettori:
Quando l'aereo vola livellato a velocità costante il peso è bilanciato dalla portanza, la resistenza è compensata dalla trazione.
Da questa posizione di equilibrio, qualsiasi modifica di uno dei parametri determina una modifica dell'equilibrio. Se il pilota riduce l'acceleratore, la trazione diminuisce, la resistenza diventa preponderante e la velocità diminuisce. Essendo proporzionale al quadrato della velocità, la portanza decresce con la velocità: l'aereo prende parte ad una traiettoria discendente, spinto dal suo peso . In discesa, l'aereo accelera di nuovo: la portanza aumenta ancora, pareggia e supera il peso : l'aereo risale. Durante la salita la velocità diminuisce, e così via... Quando le oscillazioni sono smorzate per la stabilità in beccheggio , l'aereo si stabilizza in un nuovo punto di equilibrio: o in discesa alla stessa velocità, o in piano a velocità minore a seconda del suo atteggiamento di volo.
pilotaggioIl pilotaggio sul piano verticale (in beccheggio ) consiste nell'intervenire sull'alzata e sulla trazione . Il pilotaggio sul piano orizzontale (in virata o sbandamento) consiste nell'intervenire sul rollio (inclinazione laterale) e sull'imbardata (la direzione).
PropulsioneEsistono diverse modalità di propulsione che consentono agli aerei di raggiungere e mantenere la velocità necessaria per il volo, le più comuni sono:
Diversi parametri vengono utilizzati per caratterizzare le prestazioni di un aeromobile:
Gli aeroplani hanno un impatto locale in prossimità degli aeroporti e un impatto globale sul clima. A livello locale, la rotazione degli aerei negli aeroporti provoca inquinamento acustico e contribuisce all'inquinamento atmosferico . Anche i voli di aerei militari a bassa quota sono una fonte di inquinamento acustico. Nel complesso, le emissioni degli aerei contribuiscono ad un aumento dell'effetto serra e quindi al riscaldamento globale .
Impatto climaticoL'impatto climatico del trasporto aereo deriva principalmente dalla combustione del cherosene nei motori degli aerei. Questo è responsabile dell'emissione di anidride carbonica (CO 2), un gas serra che si accumula nell'atmosfera e le cui emissioni rappresentano il 3-4% delle emissioni globali , così come altre emissioni di breve durata, che contribuiscono all'effetto serra . Si tratta, in particolare, delle emissioni di ossidi di azoto (NO x), che indirettamente provocano il riscaldamento del clima , e soprattutto scie di condensa e cirri artificiali che si formano in determinate condizioni.
Per consolidare gli effetti sul clima di tutte le emissioni antropiche, l' Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) utilizza il forcing radiativo che misura le conseguenze delle attività passate e presenti sulla temperatura globale. Ha stimato che il forzante radiativo dell'aviazione ha rappresentato il 4,9% del forzante radiativo totale dal 1790 al 2005, circa tre volte di più dell'impatto della sola CO2 .. Con la crescita rapida e continua del trasporto aereo (dal 6 al 7% all'anno dal 2015) e l'incapacità del settore di compensarlo allo stesso ritmo attraverso miglioramenti tecnici o operativi, il suo impatto sul clima continua a crescere. Secondo le proiezioni del trend attuale, la quota di emissioni di CO 2 dell'aviazione potrebbe raggiungere il 22% delle emissioni globali di gas serra entro il 2050.
Dopo oltre 15 anni di trattative, è stato raggiunto un accordo globale per ridurre l'impatto climatico del trasporto aereo su 6 ottobre 2016sotto l'egida dell'Organizzazione internazionale dell'aviazione civile (ICAO). Mira a colmare l'assenza di misure in materia di trasporto aereo nell'Accordo di Parigi 2015 e a raggiungere gli obiettivi fissati dall'organizzazione nel 2010: migliorare l'efficienza energetica del 2% all'anno e stabilizzare le emissioni di CO 2al livello che avranno raggiunto nel 2020. Per fare ciò, stabilisce un sistema di compensazione delle emissioni di CO 2per la frazione di emissioni che supererebbe il livello raggiunto nel 2020 nonostante un “paniere di misure tecniche” adottato contestualmente. Questo sistema comporterà l'acquisto di crediti di carbonio da parte delle compagnie aeree di altri settori attraverso una borsa, su base volontaria dal 2021, poi su base obbligatoria dal 2027. Molte voci, in particolare quelle delle organizzazioni non governative ambientali (ENGO) ha denunciato la mancanza di ambizione di questo accordo.
Nato in Svezia nel 2018, la sensazione di flygskam (tradotto in francese come " peccato per l'aereo ") sfida il trasporto aereo. I viaggiatori attenti alla tutela dell'ambiente volano meno e preferiscono il treno.
Fin dai primi jet, il consumo di aerei per posto per chilometro è già diminuito dell'80%. Ma l'obiettivo che il trasporto aereo si è posto, di ridurre le proprie emissioni di gas serra del 50% entro il 2050 (e anche del 75% in Europa), nonostante il previsto raddoppio del traffico, sarà difficile da raggiungere. Passerà prima attraverso l'acquisto di velivoli più moderni, il cui consumo di carburante è inferiore a tre litri per passeggero per 100 km e anche meno di due litri per un A321neo , oltre che attraverso l'uso di biocarburanti, meno inquinanti, e un maggiore utilizzo di elettricità per azionare apparecchiature idrauliche e pneumatiche. Nuovi modelli di aeromobili, come aerotaxi e droni per le consegne, utilizzeranno motori elettrici. Le prospettive per la propulsione 100% elettrica sugli aerei di linea sono molto più lontane, addirittura incerte: i due principali ostacoli sono il peso delle batterie e la difficoltà di mettere in sicurezza a bordo dell'aereo una rete a più di 1000 volt. Il progetto più ambizioso di Safran è limitato a un velivolo da 10 a 12 posti per distanze da 400 a 500 km, che combinerebbe due motori turboelica convenzionali, sei piccoli motori elettrici, riducendo le emissioni di almeno il 50% di gas da un turboelica, di per sé già dal 40 al 50% più virtuoso di un jet. Potrebbe essere lanciato già nel 2025, con un mercato potenziale di diverse migliaia di dispositivi. Il prossimo passo potrebbe essere lo sviluppo, intorno al 2030, di velivoli regionali da 40 posti, sempre con motori ibridi. Altre strade sono i biocarburanti e l'idrogeno.
EcobilancioLa fabbricazione di aeroplani utilizza materiali la cui produzione è anche - a monte - una fonte di impatto energetico, ecologico e sanitario. E il trattamento degli aerei a fine vita pone ancora un problema, con un numero crescente di aerei da smantellare (300 aerei all'anno ), per non parlare dei relitti già stoccati vicino agli aeroporti del mondo. Gli aerei sono stati trasformati in reef artificiali , ma con polemiche sugli impatti di questo tipo di operazione. Gli aerei contengono materiali preziosi la cui fabbricazione ha provocato l'emissione di quantità significative di gas serra e metalli pesanti, ma le cabine non sono state progettate per facilitare il recupero di questi materiali a fine vita.
In Francia, il programma Pamela pilotato da Airbus (3.242 milioni di euro aiutato dall'Europa), a Tarbes , sta sperimentando processi di decostruzione e recupero o riciclo dei materiali.
Le due categorie principali sono gli aerei civili (commerciali o da turismo) e gli aerei
militare
Gli aeroplani civili possono essere classificati come;
Gli aerei militari sono generalmente classificati in base al loro utilizzo: