Un idrovolante su aliscivi: l'HydraFoil

Un altro concetto meno diffuso è quello dell'idrovolante con foil. Non appena la velocità aumenta, i foil sollevano lo scafo, riducendo così l'attrito dell'acqua e consentendo di raggiungere la velocità di decollo. Il vantaggio dei foil è quello di ridurre la resistenza aerodinamica in volo:

• nel caso dell’idrovolante a due galleggianti, si ottiene direttamente la loro eliminazione
• Per l’idrovolante con scafo, si tratta della riduzione del momento d’inerzia, e quindi della resistenza aerodinamica.

Mi sono ispirato al famoso Jupiter Duck, di cui ho inizialmente realizzato una versione con apertura alare ridotta a 42 cm e dotata di redan. Questa versione, tra l’altro, funziona molto bene. Successivamente ho rifatto una cellula modificata per equipaggiarla con i foil. Questi sono posizionati davanti al centro di gravità e, data la loro incidenza, solleveranno la parte anteriore del velivolo con l’aumentare della velocità.

I due foil hanno una forma a V rovesciata: questo permette di ottenere stabilità di rollio non appena escono leggermente dall’acqua. Se il velivolo si inclina da un lato, la superficie del foil immersa aumenta, ripristinando così l’equilibrio.

Sono inclinati all’indietro per garantire la stabilità in imbardata.

Tra le modifiche apportate al Jupiter Duck:

• la deriva si immerge nell’acqua per garantire un migliore rullaggio
• eliminazione del gradino dello scafo
• punta anteriore affusolata e riduzione del momento d’inerzia
• E, naturalmente, l’aggiunta di due foil a prua

La struttura è realizzata prevalentemente in Depron da 3 mm, con alcuni elementi in Depron da 6 mm.

Alcuni listelli in carbonio e parti in carbonio, balsa e CTP completano la costruzione.

Si utilizza la colla UHU POR per l’incollaggio di Depron su Depron e la colla cianoacrilica EPP per l’incollaggio del carbonio su Depron o su balsa.

Apertura alare: 42 cm

Superficie: 6 dm²

Peso: 65 g

Carico alare: circa 11 grs/dm²

Motore brushless da 5 g, 1105 kV, 6000

Regolatore: 6 A

Elica: 3x2

Profilo: concavo

Servocomandi: 2 da 4 g (profondità, direzione).

Ricevitore: micro ricevitore a 4 canali

Regolatore da 6 A, consumo massimo di 5 A

Batterie del ricevitore: 2S-150 da 250 mAh

Corsa dei comandi: sterzo +/-25 dg, profondità +/-20 dg

Si realizza abbastanza rapidamente in due serate.

Di seguito vengono descritti solo i punti salienti.

Le ali: si inizia ritagliando le centine che conferiranno la curvatura all’ala. Prima di incollarle, arrotondare le due metà dell’ala con l’asciugacapelli.

Resta da fissare il longherone con il diedro indicato di 8 gradi. Installare il supporto del motore sull’ala. Inizialmente è stato utilizzato un motore brushless inrunner di recupero (vedi il video), poi ho montato un outrunner più leggero.

La fusoliera: incollare sui fianchi i rinforzi in CTP che ospiteranno l’asse dei profili alari. A questo punto, segnare e forare il passaggio dell’asse dei profili alari. Incollare la trave centrale su uno dei fianchi, quindi incollare la piastra anteriore e la copertura posteriore. Incollare l’altro fianco e completare l’incollaggio delle varie parti della fusoliera e del muso.

Installare i due servocomandi e le superfici di coda: le cerniere dei timoni sono realizzate con pellicola di laminazione, ma è possibile utilizzare anche pellicola termoretraibile o nastro adesivo. I comandi sono aste in carbonio, con guaina termica che funge da cerniera. I foil hanno un profilo piatto. La base è costituita da una piastra in carbonio sulla quale si incolla del balsa 20/10 che verrà levigato per conferirgli la forma del profilo. Viene inserita un'asta in carbonio che servirà a definire l'angolo della V rovesciata. I profili alari vengono verniciati e rivestiti con pellicola termoretraibile.

I foil vengono montati sulla fusoliera e incollati rispettando l’incidenza di 10 gradi indicata sul progetto. A questo punto, è possibile incollare l’ala alla fusoliera. I galleggianti sono dotati di un braccio che verrà fissato all’ala; sulla sua faccia posteriore è presente un rinforzo in carbonio piatto. Una volta che tutto è in posizione, incollare i tiranti che attraverseranno i bracci del galleggiante.

Per i primi test è stato effettuato un volo “classico” nei campi.

Rispettate la posizione del baricentro, spostando a tal fine la batteria del ricevitore.

La potenza del motore è molto adeguata, si può volare con 1/4 dell’acceleratore. Il velivolo è abbastanza reattivo ai comandi, senza però risultare brusco. È piacevole da pilotare, non tende a impennarsi nemmeno in virate strette. Si può provare a

acrobazie di base, come il looping o il capovolgimento. Rispetto al Jupiter Duck della stessa apertura alare, è leggermente più snello, il che è normale dato che la parte anteriore è meglio profilata. Il primo volo è stato effettuato con raffiche di vento, il che non è l’ideale. L’atterraggio sull’erba con i foil non pone alcun problema, l’apparecchio è robusto.

I primi test si sono svolti con un vento piuttosto forte (10-15 km/h).

Verifica del rullaggio: grazie alla deriva sommersa, è facile da manovrare.

Successivamente, si è proceduto a un'accelerazione progressiva per verificarne il comportamento. Il vento piuttosto forte lo fa inclinare, ma i galleggianti svolgono la loro funzione e non si osserva alcuna tendenza a ribaltarsi.

A metà accelerazione si nota che si solleva sui foil, ma rimane sempre controllabile tramite la deriva. Le ali rimangono ben orizzontali, il che dimostra la buona stabilità di rollio della formula a V rovesciata. A pieno gas, decolla in pochi metri; una volta fuori dall’acqua, è necessario ridurre la potenza. Nonostante il vento forte, ha raggiunto la linea di galleggiamento senza difficoltà.

Il piccolo lago, con la presenza degli alberi, induce delle turbolenze, ma la situazione si controlla facilmente. Il primo atterraggio è avvenuto involontariamente sulla terraferma, nessun danno, lo rimettiamo in acqua. Il secondo tentativo va meglio: decollo immediato e volo meno turbolento.

Qualche giro che attira la curiosità degli spettatori, poi si riduce la potenza; il contatto con l’acqua avviene dolcemente e l’imbarcazione si ferma molto rapidamente. Breve rullaggio verso la riva del lago e la sessione è terminata.

È disponibile un video:
https://youtu.be/er7lsZDP3q8