Concetto del G450-455

Il CellCraft G450 ed il G455, cosi come le sorelle precedenti sono in buona sostanza costituite da tre elementi base: il corpo centrale che alloggia anche i motori-generatori; rispettivamente uno nella zona anteriore e l’altro in coda. Le superfici portanti che sono in genere costituite da due semiali anteriori che sorreggono i rotori, ed una principale situata in posizione centrale leggermente arretrata. Infine quattro rotori intubati con diversa architettura che varia tra i due progetti. I rotori conservano entrambi una struttura ad anello in grado di produrre un movimento basculante con una escursione totale di 120° che completano la struttura base delle due macchine. I rotori possono compiere infatti una rotazione di 90° in avanti ed una opposta all’indietro sempre rispetto al piano orizzontale di 30°.
Ogni singolo rotore intubato è provvisto di due motori elettrici connessi ad un singolo rotore articolato come nella G450, mentre nella G455 da due rotori contro-rotanti intubati ma con diametro del rotore leggermente inferiore, poiché questo ultimo sistema è composto da due dischi rotore contro-rotanti. Le pale sono sospese su di un cuscinetto elastomerico che garantisce un movimento limitato di flappeggio ed uno di brandeggio, inoltre è possibile un movimento rotatorio sull’asse longitudinale articolato relativo al cambio di passo delle pale colelttivamente con una escursione dell’angolo di attacco non superiore ai sul piano orizzontale di rotazione che permettono una manovrabilità eccellente soprattutto in volo stazionario.


L’impiego di questi velivoli è concepito per essere multiruolo ad ampia versatilità. Il trasporto di cinque passeggeri ad alta velocità; con una media di 480 Km/h, più del doppio di un veloce elicottero convenzionale, e la possibilità di atterrare allo stesso modo verticalmente su qualsiasi superficie, colloca questo velivolo ad alta potenzialità di impiego tra i più evoluti sul mercato aerospaziale del prossimo futuro. Tra le possibilità di utilizzo oltre al trasporto privato vi è l’impiego nel soccorso medico e logistico o l’utilizzo da parte delle forze di polizia, e probabilmente anche attività in alcune settori militari; sebbene io preferisca concepire i miei velivoli principalmente per applicazioni civili piuttosto che per scenari di guerra.

 
             

Entrambe le macchine, sia la G450 che la G455 cosi come tutti i progetti precedenti sono pensate per l'utilizzo di diversi materiali che ne garantiscono flessibilità, robustezza e resistenza. Ogni singolo punto della macchina impiega diversi componenti a seconda del ruolo ad essa destinato, della struttura e della funzione o dello sforzo meccanico che quel dato elemento è atto a sopportare.
Il corpo principale della macchina è sostenuto da un telaio in acciaio posto alla base del velivolo destinato a sostenere i due turbo-generatori o MPU (Main Power Unit) rispettivamente alloggiati uno nella prua, l’altro in coda alla macchina, inoltre il velivolo è assolutamente privo di organi di trasmissione meccanici, alberi o altri meccanismi simili.
I serbatoi del carburante sono alloggiati invece nella zona centrale della macchina, essi sono principalmente due; uno per ogni lato e sono collegati attraverso un sistema idraulico che provvede al travaso del carburante automatico, in modo da garantire una corretta distribuzione del peso e del bilanciamento costante d’assetto.
Al centro della fusoliera al di sotto del pavimento tra i sedili anteriori ed i posteriori è alloggiato il sistema di stabilizzazione composto da una coppia identica di giroscopi interagenti attraverso la gestione dell’AFC (Automatic Flight Control) provvisto di otto accelerometri, sistemati a coppie di due alle estremità dei quattro supporti alari.

Lungo l’asse orizzontale del velivolo corrono i cavi di alimentazione provenienti dal turbogeneratore posteriore, dai giroscopi, dagli accelerometri e da tutti i sensori ed apparecchiature che sono distribuite all’interno del velivolo e che infine incontrano il sistema di controllo numerico e distribuzione della potenza RRC, situato assieme agli altri sistemi di calcolo nel guscio interno al pannello strumenti della macchina. L’RRC invia gli impulsi elettrici ai quattro rotori, poiché si tratta di un calcolatore di gestione degli otto motori elettrici.
Il trasporto delle informazioni provenienti dai sensori sistemati nei vari punti della macchina, incluso i rotori, avviene per mezzo di cavi ottici che risultano leggeri, oltre a poter trasportare una quantità di informazioni importanti per il controllo digitale delle varie fasi di funzionamento della macchina in tutti i suoi punti ed in tutte le sue funzioni, si tratta in altre parole del sistema nervoso dell'aeromobile.

 
             
 
Sistemi di gestione del volo (AFC)

Il velivolo è progettato tenendo in considerazione una serie di variabili che ne identificano l’impiego e l’architettura. Entrambi gli aeromobili, la G450 e la G455 sono propulse da un totale di otto motori elettrici ad induzione trifase con magneti permanenti, controllati elettronicamente attraverso un sistema che gestisce la potenza ed il passo dei rotori in accordo con la posizione della macchina nello spazio e della potenza richiesta. Il sistema di controllo dei rotori infatti R.R.C. (Rotor Revolution Control) garantisce una risposta rapida ad ogni richiesta di variazione dei giri di ogni singolo rotore, poiché essi sono indipendentemente gestiti in accordo con il sistema di controllo della stabilità del volo A.F.C. (Automatic Flight Control); dispositivo già presente nei precedenti CELLCRAFT sin dall’inizio della loro storia, atto invece a gestire la qualità del volo in termini di stabilità, prestazioni e naturalmente sicurezza.

Questi due dispositivi interagiscono contemporaneamente secondo una gerarchia precisa in modo da mantenere sia l’assetto corretto sul piano orizzontale in hovering - distribuendo cioè la spinta in maniera ottimale su ogni singolo rotore, sia durante il volo traslato, sia lungo tutta la fase di transizione dal volo verticale a quello orizzontale e viceversa. Il sistema è fondamentale soprattutto attraverso l’intero percorso imprevisto che si possa delineare in una situazione d’emergenza.

L’RRC gestisce sia il numero di giri di ogni singolo rotore, sia correggendo eventuali anomalie di assetto attraverso una variazione più o meno importante del passo delle pale di ogni rotore o del numero di giri, sufficienti a garantire una eccellente qualità delle prestazioni di manovra, soprattutto in condizioni particolari. Questo dispositivo si mostra particolarmente utile specie in operazioni condotte in volo stazionario qualora l’assetto risulti sbilanciato dalla distribuzione dei pesi che notoriamente come accade negli elicotteri costringe il pilota ad una correzione sul trim e sul ciclico in modo da mantenere la macchina ben livellata.

   

Sul CellCraft diversamente da un convenzionale elicottero - il cui centro di gravità è concentrato in un’area precisa al di sotto di un unico punto di leva che è rappresentato dal rotore - mentre l’escursione baricentrica su questo velivolo risulta invece molto più ampia, poiché i punti di forza sono prodotti dai quattro rotori che si trovano in una posizione esterna all’area di carico, inoltre il sistema di controllo dinamico dell'assetto rende la macchina più stabile ed orizzontale di un aeromobile a singolo rotore. Non è difficile immaginare una situazione in cui parte del carico si trovi ad essere distribuito maggiormente verso un lato della macchina piuttosto che ben posizionato all’interno dell’escursione baricentrica indicata dal manuale di volo. Una tale situazione risulterebbe comunque facilmente controllabile poiché la macchina è dotata di due dispositivi distinti che agiscono in maniera indipendente, sia che essa si trovi al suolo, sia che si trovi in una posizione di volo stazionario.

Stabilizzatori Dinamici

Il CellCraft è dotato di due sistemi fondamentali di controllo della stabilità sia relativi alla stabilità al suolo, sia a quella in volo.

La correzione della stabilità al suolo avviene attraverso gli ammortizzatori del velivolo che sono equipaggiati con speciali sensori che inviano informazioni relative all’escursione di ognuno di essi ad un sistema di analisi che ne calcola il carico singolarmente stabilendo la posizione del centro di gravità rispetto all’assetto della macchina, disegnando un triangolo incluso tra i tre punti di appoggio (carrelli).
Il computer principale per il controllo della stabilità e dell’assetto AFC - già presente sin dal primo progetto - provvede a correggere con una spinta adeguata attraverso l’intervento dell’RRC che quindi agirà indipendentemente su ogni singolo rotore variandone la rivoluzione cosi come il passo delle pale, in modo da mantenere la macchina in posizione di pre-decollo ben livellata e questo lungo tutta la fase di distacco dal suolo fino a quando la macchina inizia a galleggiare fisicamente in aria.
Una volta che l’aeromobile si trova in volo stazionario l’AFC continuerà ad intervenire in modo costante ed invariabile, traendo però le informazioni relative all’assetto non più dagli ammortizzatori dinamici ma piuttosto da un dispositivo situato al centro del velivolo composto da un giroscopio inerziale interfacciato con gli accelerometri come descritto in precedenza che inviano le informazioni relative all’assetto della macchina rispetto al piano orizzontale.

Il dispositivo di controllo, (AFC) interviene attraverso il controllo di potenza dei motori generatori MPU variando la velocità di rotazione di ogni singolo motore in modo da garantire la potenza necessaria alla manovra e questo avverrà lungo tutta la fase del volo: dall’accensione allo spegnimento. In altre parole la macchina è autonomamente capace di intervenire e correggere perfino eventuali anomalie in modo da garantire un assetto costante e stabile, esso è come vedremo in avanti il sistema intelligente di bordo, in grado di interagire sia con piloti esperti che con principianti in molteplici situazioni, perfino di addestramento o pericolo.
Il pilota dunque dovrà semplicemente controllare che la potenza applicata ai rotori sia sufficiente a mantenere l’aeromobile alla giusta quota, agendo sul comando di potenza che interviene sia sulla velocità di rotazione che su una più o meno necessaria variazione di cambio del passo delle pale dei rotori; il tutto in una sorta di combinazione sincronizzata in accordo con l’azione del sistema RRC e l’AFC.
©Gino D'Ignazio Gizio