Portaerei: appontaggio col cavo di arresto

Le portaerei sono quasi sicuramente le unità militari più affascinanti di una flotta, ma come è possibile che degli aerei possano decollare e atterrare in così poco spazio? Per il decollo utilizzano le catapulte a vapore (in futuro verranno sostituite dalle nuove catapulte elettromagnetiche) mentre per l’appontaggio usano i cavi di arresto. In questo articolo vedremo come funziona e cosa è il cavo di arresto.

Il problema

Analizziamo la situazione: mediamente gli aerovelivoli hanno un peso di 30 tonnellate e la velocità minima di appontaggio è di 135 nodi (circa 250 km/h). Le portaerei rendono disponibile ai propri aerei un ponte di volo di 200 metri, 300 metri e più per unità di grosse dimensioni; in ogni caso non è utilizzabile completamente. L’operazione di appontaggio è così eseguita: la nave si mette con rotta controvento e velocità massima, al fine di ridurre la velocità relativa tra aereo e nave; l’aereo si metterà in linea con il ponte di volo e ridurrà la velocità.

Il problema è chiaro, bisogna cercare un modo di assorbire tutta l’energia cinetica dell’aereo su una lunghezza ridotta, generalmente in 100 m. La direzione e la velocità della nave in parte aiuta, ma non è sufficiente: è per questo che entrano in gioco i cavi di arresto! Questi cavi, chiamati pendenti, sono generalmente 3 o 4 e sono posizionati lungo tutta la larghezza del ponte di volo; gli aerei sono dotati di quella che viene definita come “tail hook” cioè un gancio di coda, che serve ad afferrare il cavo. Questo cavo passa attraverso una serie di pulegge, formanti un paranco, e trasferisce l’energia cinetica a un pistone idraulico che assorbe l’energia tramite uno smorzatore.

Piccolo ripasso di meccanica!

Il paranco è un sistema di rinvio di un cavo tramite 2 o più pulegge; è usato in particolar modo nei sistemi di sollevamento di oggetti ingombranti e di elevato peso. Nel caso ideale per ogni giro dimezza la forza da applicare per sollevare un carico, di contro riduce la velocità di sollevamento; inoltre possiamo notare che per accorciare il paranco di una lunghezza L, si dovrà recuperare in uscita dal paranco una lunghezza di cavo di 2L. Nulla vieta di usare questo sistema al contrario! Capiremo meglio più avanti.

Lo smorzatore è un meccanismo atto a smorzare il moto che gli viene impresso, trasformandolo in attrito viscoso. La forza che genera lo smorzatore è proporzionale alla velocità e con verso opposto rispetto alla forza che viene impressa.

Il meccanismo

Abbiamo tutto quello che ci serve per comprendere il meccanismo che aziona il cavo di arresto! Quando il cavo viene preso in forza dal gancio di coda, questo deve fornire all’aereo una decelerazione costante di circa 5-6 g (valore dovuto a problematiche fisiologiche); deve quindi esserci un rilascio di cavo molto rapido e qui entra in gioco il paranco, o meglio il paranco inverso. Al posto del carico da sollevare troviamo il sistema pistone-smorzatore e al posto della forza che solleva il carico, la forza di “traino” dell’aereo. L’accorciamento del paranco provoca lo spostamento del pistone nel cilindro che comprime un fluido (glicole etilenico); il fluido viene inviato in un accumulatore idraulico, passando attraverso una valvola che ne regola il flusso per garantire un arresto controllato. Una volta che il cavo viene sganciato, viene aperta un’altra valvola che fa defluire il fluido dall’accumulatore al cilindro.

La stessa ditta che ha sviluppato il sistema di catapulta elettromagnetica, ha sviluppato anche un nuovo sistema per l’appontaggio, il AAG (Advanced Arresting Gear); il meccanismo funziona allo stesso modo, ma al posto di un pistone idraulico, utilizza dei motori elettrici a induzione con una turbina idraulica. Il nuovo meccanismo garantisce, a dire dell’azienda produttrice, una migliore affidabilità e sicurezza; migliore precisione di regolazione, flessibilità con cui si può adattare al tipo di aerei, inferiore richiesta di risorse umane e un costo complessivo inferiore.