G440 CellCraft (2003)

Cinque anni dopo il secondo progetto della G416 CellCraft avevo completato una serie di studi per migliorare quel progetto con una nuova macchina, cercando di mantenere sempre lo stesso obbiettivo, e cioè compattezza del velivolo ed estrema versatilità sia in volo verticale che orizzontale. Dopotutto gli obbiettivi principali relativi all'abitabilità, alle tecnologie di interazione con il pilota, ed il design aveva già in buona parte soddisfatto i criteri che inseguivo.
Il velivolo veniva fuori da una serie di ulteriori progetti che si distanziavano dal G416B di circa 15 diversi studi successivi. I principi fondamentali erano comunque gli stessi della sorella precedente, e cioè sistema meccanico di trasmissione a disco, con due turbine, che per la prima volta verranno sistemate una in prua e l'altra in coda al velivolo, in modo da distribuite sia il peso che la potenza in maniera più omogenea. Anche in questo caso si trattava di un velivolo con architettura ibrida, ma ora i motori elettrici erano stati inseriti all'interno dei compressori di spinta, costituiti da due rotori controrotanti intubati e protetti da uno statore in avanti con palette regolabili collettivamente per la variazione della potenza in volo traslato, questa soluzione inoltre aumentava il livello di sicurezza durante le operazioni a terra, poichè i rotori non erano accessibili direttamente.

Rotori-Compressori

Il sistema di spinta come già accennato è stato modificato dal quello originario progettato per il G416, in modo particolare nel dispositivo di deviazione di spinta che questa volta è di tipo telescopico. Il dispositivo è composto da tre anelli flessibili che possono essere orientati su un piano quasi orizzontale per la spinta anteriore in modalità di volo traslato ad alta velocità, oppure verso il basso per il volo verticale o in hovering.
       
Il sistema di propulsione in modalità di volo verticale si avvale della spinta addizionale dei motori elettrici posizionati all'interno di ogni rotore intubato. Questa soluzione si mostrava valida per il fatto che la potenza erogata non era in parte assorbita dal sistema di trasmissione come accadeva nel gruppo trasmissione/rotore del G416, molto più complesso e pesante.
Il sistema ibrido progettato sul G440 permetteva inoltre di guadagnare circa tre minuti di volo con alimentazione addizionale elettrica rispetto al G416 che non superava i 4 minuti di volo in modalità elicottero. Nel G440 CellCraft il tempo di volo addizionale poteva raggiungere i sette minuti, sufficienti per operazioni in volo sopratutto in modalità "elicottero".
Dunque durante il volo in modalità elicottero la macchina deviava verso il basso il flusso d'aria che ara spinto verso il basso dai rotori-compressori, che erano alimentati da un sistema di trasmissione a disco attraverso due turbine, ma anche con all'ausilio di un piccolo motore elettrico posto in ogni uno dei rotori-compressori che forniva una spinta di potenza addizionale che non doveva superare in media i sette minuti di volo (In accordo con le condizioni, come quota, temperatura, densità dell'aria ecc). Questo permetteva alla macchina di essere operativa in modo efficiente e di poter atterrare su qualsiasi superficie di piccole dimensioni, perfino con ostacoli importanti, poiché nessun rotore era esposto all'esterno pericolosamente.
Il controllo direzionale della macchina in volo verticale avveniva attraverso la variazione dell'angolo collettivo delle pale di ogni rotore-compressore indipendentemente e contemporaneamente alla variazione della potenza dei motori elettrici. Per poter effettuare una rotazione, una imbardata ad esempio, il sistema di controllo del volo AFC attraverso l'azione del pilota modificava la coppia che si generava tra i rotori che avevano una rivoluzione in senso orario, rispetto ai due reciproci che invece avevano una rotazione in senso antiorario. Questo era possibile anche modificando contemporaneamente l'angolo di attacco degli statori mobili, che aumentavano o diminuivano sensibilmente la quantità di aria che veniva aspirata dai rotori-compressori.
Se invece si voleva traslare lateralmente, il sistema AFC aumentava la spinta dei rotori di un lato diminuendo quella di quelli posti al lato opposto, e cosi via dicendo.
Il passaggio dal volo verticale al volo orizzontale invece, avveniva automaticamente attraverso l'attivazione del sistema di traslazione che faceva in modo di distribuire la potenza dei motori in maniera tale da fornire una spinta massima al decollo che poi venisse modulata progressivamente una volta raggiuna la velocità alare, e cioè quella che permetteva al velivolo di sostentarsi in volo attraverso la portanza della superfici alari. A quel punto l'AFC riduceva il numero di giri, scollegando i motori elettrici. La cosa però più importante era la gestione dei rotori-compressori, poichè questi lentamente modificavano l'orientamento del flusso di spinta all'indietro, a questa operazione degli appositi alettoni si aprivano in modo che il flusso potesse passargli attraverso senza ostacoli. Questi dispositivi erano statici, non fungevano da alettoni direzionali, la loro funzione era unicamente quella di proteggere i tunnel telescopico dei rotori.
Tra i progetti elaborati in 3D, vi era anche una versione EMS appositamente sviluppata per questo tipo di compito, sebbene il principale impiego del G440 fosse rivolto sopratutto al trasporto privato ed al possibile impiego nelle forze di polizia; versione che non fu mai sviluppata.

Architettura

Buona parte della macchina era costruita in alluminio e questo includeva la parte inferiore della cellula, e l'ala alta principale, ormai tipica soluzione dell'architettura dei miei progetti CellCraft. Il resto del velivolo era in buona parte costruito in materiale termoplastico e carbonio, uniti con supercollanti di nuova generazione. Questo permetteva al velivolo di conservare una leggerezza ed al contempo una eccellente robustezza.
L'abitacolo delle G è sempre stato piuttosto spazioso, poiché i motori e le componenti meccaniche sono state fin'ora sistemati al di sotto del centro di gravità del velivolo, inoltre in questo progetto specifico i due motori sono stati posizionati rispettivamente uno in avanti e l'altro in coda al velivolo, ed anche questa rimarrà una formula costante nei progetti successivi, quelli che ho classificato come TLA (Transmission Less Aircraft) e cioè velivoli senza trasmissione meccanica. Questa idea era già il concetto principale del G150, e ritornerà sul progetto successivo denominato G445 del 2004, fino ai successivi G450/455 del 2005.
Il modello G440 tuttavia rimane fino a quel momento il velivolo di dimensioni maggiori della serie CellCraft che verrà superato in dimensioni dal più grande G450/455 ed grande G500 pensato in modo particolare per il soccorso aereo con una capienza di otto posti, ed un sistema di propulsione simile a quello sviluppato più tardi con il G445. Mentre il G440 rispetto al modello precedente ha guadagnato un posto a sedere con un totale di quattro passeggeri più un pilota.

Sistemi di controllo del volo

Cosi come il predecessore il G440 è dotato dei dispositivi di volo e di controllo della stabilità pressoché identici a quelli a bordo del G416. In modo particolare il sistema principale di volo AFC (Automatic Flight Control) che però in questo ultimo velivolo agisce anche sugli stabilizzatori anteriori di tipo Canard che vengono regolati lungo tutto il corso del volo, per correggere l'assetto in tempo reale.
I comandi di volo sono pressoché identici a quelli già inseriti sul G416, con il controllo di potenza e di imbardata sul lato sinistro, che sostituisce il collettivo e la pedaliera di un comune elicottero, ed il controllo di assetto sul lato destro, che invece sostituisce il comando ciclico. Su entrambe le testate dei comandi di controllo ci sono due display di servizio, che assolvono ad ulteriori funzioni, come il cambio di frequenza radio; il controllo delle luci di atterraggio; i carrelli etc. Entrambi i dispositivi sono di tipo tattile e non subiranno ulteriori modifiche fino al 2005, con l'introduzione di una Flight Card, e di un comando che ricorda per qualche verso il collettivo, ma questo è un capitolo che riguarda il modello G450/455.
Anche in questo progetto G440 era previsto l'impiego della SmarthChair che tuttavia si trova i posizione più elevata rispetto al progetto precedente, (G416) che invece la vedeva molto vicino al pavimento, conferendo al pilota una seduta sportiva come fosse all'interno di una macchina da competizione con lo scopo di ridurre le dimensioni verticali e le sollecitazioni gravitazionali.

Sicurezza

I carrelli di atterraggio sin dal primo progetto del 1996, con il G150 erano dotati di piccoli motori elettrici che permettevano al velivolo di muoversi in maniera indipendente al suolo, senza l'ausilio di alcun trattore ausiliario, ma era necessario che almeno una unità MPU fosse in funzione. Il modello G440 è invece in grado di muoversi al suolo attraverso tre piccoli elettro-carrelli in modo completamente autonomo, e cioè a motori spenti dunque silenziosamente con l'ausilio delle batterie di bordo.
Il G440 era in grado di decollare sia in modalità verticale, sia in modalità orizzontale attraverso una corta corsa su una pista asfaltata, o perfino effettuare un avvicinamento di tipo aeronautico, per poi rallentare e posarsi dolcemente sul primo pad di atterraggio disponibile.
In caso di avaria dei motori in hovering la macchina si serve dei quattro motori elettrici che verranno sovralimentati e quindi sacrificati per compiere un atterraggio morbido, inoltre degli airbag posti al di sotto della fusoliera renderanno l'atterraggio più sicuro. Questi strumenti di sicurezza sono particolari, poiché dotati di una speciale valvola che subito dopo il gonfiaggio si apre automaticamente in modo che al momento dell'impatto l'aria contenuta all'interno degli airbag possa in parte uscire liberamente, impedendo all'aeromobile di rimbalzare pericolosamente sul terreno.
Se l'avaria avviene in volo traslato, allora la macchina si comporterà come un aliante disponendosi automaticamente in modalità planante, estraendo i carrelli in modo tale da assicurare un atterraggio potenzialmente sicuro per il pilota, che deciderà a sua volta il giusto pattern di discesa ed atterraggio in un area possibilmente sicura. In prossimità del suolo potrà se necessario attivare gli airbag di sicurezza per ridurre l'impatto, in quelle circostanze in cui il terreno sottostante non fosse propriamente adatto ad un rullaggio.

Conclusioni

Il G440, pur essendo molto avanzato al momento in cui lo sviluppai non aveva ancora soddisfatto alcuni criteri come il consumo orario di carburante, che rimaneva sopratutto in volo verticale molto elevato. Inoltre la eccessiva complessità meccanica era ancora un problema per me, poiché miravo alla completa eliminazione o quanto meno riduzione estrema di componenti meccaniche, giacché puntavo molto sulla propulsione elettrica dei velivoli futuri. La macchina nel suo insieme era tuttavia molto bella e la sua architettura influenzerà decisamente i progetti successivi.
    ©Gino D'Ignazio Gizio