Una mappa concettuale incentrata sui concetti chiave riguardanti il nostro strumento.
mercoledì 23 dicembre 2020
martedì 22 dicembre 2020
STEP #26 - La chimica e gli strumenti scientifici
Come menzionato nello step 8, uno dei materiali caratterizzanti il nostro strumento, più in particolare il giroscopio, e di fondamentale importanza per l'industria aerospaziale, è l'alluminio.
Questo metallo viene scelto per via delle sue proprietà:
- Elevata duttilità e malleabilità
- Leggerezza (densità = 2.70 g/cm^3)
- Elevata resistenza (se considerato come lega, ad esempio con rame o manganese)
- Non è tossico
- Alta conduttività termica
- Resistenza alla corrosione
Un altro metallo utilizzato in campo aerospaziale è il titanio, molto più pregiato rispetto al precedente. Quest'ultimo ha una resistenza meccanica, e alle alte temperature, superiore all'alluminio.
domenica 6 dicembre 2020
STEP #25 - Cose personali
In questo step distaccheremo dal nostro strumento per parlare di oggetti, di cose, personali. Quest'ultimi rappresentano tre momenti della conoscenza ,vissuta e materiale:
- un oggetto di memoria del passato (memento),
Una piccola collezione di carte da gioco, che utilizzavo da piccolo per fare trucchi di magia ad amici e parenti.
- un oggetto-strumento del presente quotidiano (utensile),
Una chitarra elettrica modello "Ibanez" , che suono durante i momenti di svago.
- un oggetto (feticcio) con una funzione magica di progetto del futuro,
Biglietto di un concerto a cui sono andato in passato, in segno di speranza di poter partecipare ad altri concerti in un futuro il più vicino possibile.
sabato 28 novembre 2020
STEP #24 - Le parole nella storia
Sinonimi
Periodo storico
Nelle immagini di sopra sono rappresentate le evoluzioni che le parole (in inglese) legate al nostro strumento hanno avuto nel corso del tempo.
Nella prima ho voluto mettere a confronto il termine "artificial horizon" con alcuni suoi sinonimi. Notiamo che già nell'800 questa parola aveva un maggiore riscontro, in quanto con orizzonte artificiale si faceva riferimento a quello nautico, utilizzato insieme ai sestanti. A partire dalla seconda guerra mondiale sono stati adottati altri termini come "attitude indicator", che fanno riferimento allo strumento usato in ambito aeronautico.
Infatti, come vediamo dalla seconda immagine, vi è una crescita esponenziale del termine "aviation" in corrispondenza del periodo 1938-1945.
Sito di riferimento: https://books.google.com/ngrams
venerdì 27 novembre 2020
STEP #23 - La normativa
Le normative internazionali ICAO (Organizzazione internazionale dell'aviazione civile) prevedono la presenza obbligatoria di almeno due orizzonti artificiali in caso di volo strumentale e/o massa superiore ai 5.700 kg. Vista la grande importanza richiedono inoltre che siano alimentati da due fonti di energia indipendenti e siano presenti specifici indicatori di guasto.
Nel 2015 la FAA ha annunciato l'introduzione di una norma che obblighi anche gli aerei di aviazione generale a sostituire i vecchi dispositivi pneumatici con quelli elettrici o elettronici.
Ho trovato anche alcune norme riguardanti l'uso di orizzonti artificiali di riserva per elicotteri, che devono soddisfare alcune caratteristiche, secondo il Regolamento tecnico ENAC:
- assicurare un tempo minimo di funzionamento di 30 minuti o quanto occorre per raggiungere un sito di atterraggio alternato quando si sorvola terreno classificato ostile o alto mare (quale sia il maggiore) dopo l’avaria totale dell’impianto elettrico normale, tenendo conto degli altri carichi sull’alimentazione elettrica di emergenza e le procedure operative
- operare indipendentemente da qualunque altro sistema di indicazione dell’assetto
- essere automaticamente operativo dopo l’avaria totale del sistema elettrico
- essere illuminato appropriatamente durante tutte le fasi delle operazioni
Pagine di riferimento:
giovedì 26 novembre 2020
STEP #22 - Un manuale d'uso
Per spiegare brevemente come si utilizza ed in particolare come si "legge" un orizzonte artificiale, dobbiamo partire dal definire il suo scopo. Questo strumento indica l’assetto dell’aereo, ovvero indica la posizione dell’aereo rispetto alla linea dell’orizzonte e rispetto ai tre assi (longitudinale, trasversale e verticale).
Come si legge lo strumento
Gli orizzonti artificiali moderni sono di facile lettura, infatti possiamo distinguere il cielo (in azzurro) e la terra (marrone o nera) divisi dalla linea d'orizzonte. Nella parte superiore dello strumento troviamo delle tacche bianche, indicanti l'inclinazione delle ali, mentre quelle nella parte centrale indicano l'angolo di inclinazione (verso l'alto o verso il basso) rispetto all'orizzonte.Inoltre, dobbiamo tener conto del fatto che è la linea d'orizzonte a muoversi, mentre l'aereo stilizzato rimane fermo. Esempio: consideriamo una virata con l'ala destra che va verso il basso; sul nostro strumento vedremo la linea d'orizzonte inclinata verso sinistra.
Quando viene utilizzato lo strumento?
Prima del volo, il pilota preme il "caging knob" che allinea l'aereo stilizzato con l'orizzonte. Durante il decollo viene utilizzato per mantenere un'inclinazione di circa 15°, fino ad una certa quota, e successivamente si abbassa il muso fino a 12/10° per la fase di accelerazione. E' inoltre fondamentale quando si compie un volo con scarsa visibilità esterna e di notte
domenica 22 novembre 2020
STEP #21 - Il fumetto
Possiamo ritrovare il nostro strumento in numerosi fumetti riguardanti l'aviazione. Eccone qualche vignetta:
1.
2.
Ultimate
Comics, Iron Man #3, Marvel, autori: Edmonson, Buffagni, Troy
3.
4. Vediamo un esempio di orizzonte artificiale su un auto volante
5.
6.
7.
TOTH - FRONTLINE COMBAT 12 F-86 SabreJet (Harvey Kurtzman) EC Comics, November 1952.
8.
Ratchet & Clank, Volume 1, Settembre 2010
sabato 21 novembre 2020
STEP #20 - Il marchio
Ritroviamo riferimenti al nostro strumento (in particolare la classica forma dell'aereo stilizzato e le tacche indicanti gli angoli di rollio, cosi come i colori azzurro/marrone ad indicare cielo e terra) in alcuni marchi di fabbrica nel campo dell'aviazione e dell'avionica.
1.
mercoledì 18 novembre 2020
STEP #19- L'abbecedario
A come Atterraggio
B come Bufera (causa di scarsa visibilità, implica l'uso dello strumento in nautica)
C come Cielo
D come Dunkirk (minuto 0:22)
E come Elmer Ambrose Sperry
F come Forza di Inerzia
G come Giroscopio
H come Henri Farman (Lawrence Sperry assistette ad un suo volo, nel 1909)
I come Indicatore di assetto
L come Linea
M come Mercurio (utilizzato negli orizzonti artificiali per sestanti)
N come Navigazione astronomica
O come Orientamento
P come Pneumatici (tipologia costruttiva di girorizzonti)
R come Rollio
S come Seconda guerra mondiale
T come Tecnologia
U come U.S. Navy (utilizzava strumenti della Sperry Company in guerra)
V come Virosbandometro (strumentazione di bordo)
Z come z, asse verticale del giroscopio in un SdR cartesiano convenzionale
venerdì 13 novembre 2020
STEP #18 - Il francobollo
US 1985 "Lawrence and Elmer Sperry Aviation Pioneers" Plate Block of 4 Airmail Postage Stamps, Catalog No C114
Data di emissione: 13/02/1985
Dentellature: 11
Link di riferimento: https://www.stampworld.com/it/stamps/global/all/
Non sono riuscito trovare un francobollo raffigurante in modo chiaro il nostro strumento, in compenso ne ho trovato uno che ne mostra l'inventore , Lawrence Sperry, e suo padre Elmer (vedi step 9 per ulteriori informazioni), due figure decisamente importanti dell'aviazione del XX secolo.
giovedì 12 novembre 2020
STEP #17 - I brevetti
Analizziamo un orizzonte artificiale risalente al 1947, brevettato da Edward Aumuller, commissionatogli dalla Sperry Corporation.
Passiamo ad un orizzonte artificiale utilizzato per la misurazione di altezze, brevettato da John Rymer-Jones (era un brigadiere inglese) nel 1915.
Vediamone uno più recente, brevettato da Francis Boyer, commissionato dalla "Societe Francaise d'Equipements pour la Navigation Aerienne" (SFENA SA), risalente al 1989.
lunedì 9 novembre 2020
STEP #16 - Anatomie
Qui possiamo indagare all'interno del nostro strumento, evidenziandone ogni singolo componente e la sua funzione.
Prendiamo come riferimento un esploso abbastanza complesso e particolato di due diversi orizzonti artificiali ("MF-2 Attitude Horizon Indicator" in figura 1,"14605 Vertical Gyro" in figura 2). Successivamente (figura 3) un' immagine semplificativa per spiegare le funzioni dei suoi componenti principali.
1.
2.
Notiamo il rotore che ruota intorno allo "spin axis", poi il sistema cardanico composto da un anello esterno (ruotando indica l'angolo di rollio) e uno interno. Vi è poi il "lever"che regge la barra dell'orizzonte, vincolato a due contrappesi. E' raffigurato un perno ("Horizon bar pivots") intorno al quale ruota la barra dell'orizzonte, la quale divide cielo e terra. In basso a sinistra vi è il "Caging Knob", utilizzato per bloccare l'asse di spin del rotore in direzione verticale, mentre poco più sopra è rappresentato il tipico aereo stilizzato.
giovedì 5 novembre 2020
STEP #15 - I numeri
I numeri nel nostro strumento hanno un'elevata importanza, in particolare rendono più semplice ed immediata la lettura di quest'ultimo, soprattutto in condizioni di scarsa visibilità, sostituendo di fatto l'occhio umano.
La gradazione verticale indica di quanto siamo inclinati, rispetto la linea dell’orizzonte, verso l’alto o verso il basso, mentre la scala posta sull’arco superiore (le linee bianche), indica di quanto sono inclinate le ali (scala di rollio).
15 come i gradi di inclinazione tipici durante un decollo di un aereo di linea.
20-30 come i gradi di una virata standard.
±85 come i gradi massimi di rollio rappresentabili, per evitare il blocco cardanico del giroscopio
198 come il numero di volo American Airlines da New York-JFK a Milano Malpensa.
285 grammi di CO2 per passeggero/Km
26 mila gli aerei che volano ogni giorno.
3.5 miliardi di persone hanno volato nel 2016.
https://www.rainews.it/ran24/speciali/2017/traffico-aereo-voli/#numeri
https://www.aviationcoaching.com/come-si-legge-lorizzonte-artificiale-di-un-aereo/
martedì 3 novembre 2020
STEP #13 - La pubblicità
Ritroviamo il nostro strumento in un annuncio pubblicitario ("advertisement"), riportato su un mensile britannico del dicembre 1972 (figura 1). La pubblicità in questione sponsorizza la strumentazione di bordo (figura 2) della Ferranti, tra cui l'orizzonte artificiale (figura 3).
L' "Aeronautical Journal" è stato, per oltre un secolo, il più importante mensile britannico sulle tecnologie aeronautiche ed è il più antico mensile aerospaziale ancora in produzione. La rivista si occupa di tutti gli aspetti basati sulla ricerca, sullo sviluppo e sulla costruzione di aeromobili e veicoli spaziali.
mercoledì 28 ottobre 2020
STEP #12 - Nel cinema
Possiamo ritrovare il nostro strumento in diversi film riguardanti la navigazione aerea. In particolare, ho riportato delle immagini prese da alcuni film recenti, che illustrano lo strumento in una versione moderna e digitalizzata.
in questo caso l'aereo sta rollando con l'ala sinistra verso il basso (l'orizzonte si muove mentre il puntatore rimane fisso)
2.
Si può notare un orizzonte artificiale davanti al copilota (distinguiamo il cielo, azzurro, dalla terra, marrone)
Film di riferimento:
1 e 2 Flight (2012) di Robert Zemeckis, interpretato da Denzel Washington
3. Sully (2016) diretto da Clint Eastwood, Tom Hanks attore protagonista.
Scenes:
Flight: https://www.youtube.com/watch?v=nGHP4uGImX4&t=443s minuto 2:28
Sully: https://www.youtube.com/watch?v=JSlbHK07fkY minuto 1:17
martedì 27 ottobre 2020
STEP #11 - I costruttori
Come riportato negli step precedenti, abbiamo avuto modo di "conoscere" l'inventore dell'orizzonte artificiale. In particolare, riportiamo una breve nota storica sull'azienda che diede il via alle costruzioni delle nuove tecnologie aeronautiche del secolo passato.
La Sperry Corporation (1910-1986) è stata una delle
principali aziende americane di apparecchiature ed elettronica del XX secolo,
mentre oggi esiste come parte di Unisys. L’azienda è conosciuta per aver sviluppato
nuove tecnologie utili nell’aviazione, quali l’orizzonte artificiale e altri
strumenti giroscopici (pilota automatico). Dopo la seconda guerra mondiale si
interessarono all’elettronica, legata all’aviazione e, più tardi, ai computer. Venne fondata nel
1910 da Elmer Ambrose
Sperry, come Sperry
Gyroscope Company ma, nel 1918, Lawrence
Sperry si sciolse dal padre fondando la Lawrence Sperry Aircraft Company. Dopo
la morte di Lawrence, il 13 dicembre 1923, le due ditte vennero riunite.
Nel 1930, gli ingegneri della Sperry Gyroscope, lavorarono con James Harold Doolittle (generale ed aviatore statunitense) per sviluppare i primi artificial horizon.
L'azienda svilluppò altre tecnologie militari degne di nota, quali il bombardiere, il mirino giroscopico e il "director" (computer meccanico o elettronico che calcola continuamente soluzioni di tiro trigonometriche da utilizzare contro un bersaglio mobile).
Storia Sperry Corporation: https://en.wikipedia.org/wiki/Sperry_Corporation
Parliamo ora di aziende più recenti, in particolare troviamo qui elencato qualche nome:
- Mikrotechna Praha A.S. (Repubblica Ceca)
- Sandel Avionics (USA-California)
- Century Flight System Inc. (USA-Texas)
- Aviatec SRL (Torino)
- Kelly Manufacturing Company (USA-Kansas)
- Flybox Avionics (Italia)
Link pagina costruttori: https://www.aeroexpo.online/it/fabbricante-aeronautico/orizzonte-artificiale-motore-elettrico-5509.html
STEP #10 - I libri
Qui viene riportata una breve bibliografia più o meno storica, in quanto l'orizzonte artificiale (parlando dell'attitude indicator degli aerei) risale agli inizi del XX secolo.
Articolo di periodico scientifico: An Artificial Horizonfor Sextants, in Scientific American Volume 97, Issue 25, 457 , December 1907
Articolo di periodico scientifico: Come funziona l’orizzonteartificiale?, Focus, sez. Tecnologia e Innovazione, 28 giugno 2002
Saggio scientifico: Alexander Bridport BECHER, Description of an Artificial Horizon invented by A. B. Becher manufactured by R. B. Bate, Nautical Press, gen 1844
Capitolo di libro: Ferdinando Flora, Astronomia nautica , cap XII-XIII, Milano: Ulrico Hoepli,1986
venerdì 23 ottobre 2020
STEP #9 - L'inventore
Lawrence Sperry (Chicago, 21 dicembre 1892 – Canale della Manica, 13 dicembre 1923) è stato un aviatore ed inventore statunitense.
Figlio di Elmer Ambrose Sperry, inventò il primo autopilota ed è anche considerato l'inventore dell'orizzonte artificiale. Fondò la Sperry Aircraft Company nel 1917 per perfezionare il girostabilizzatore e altri strumenti di volo.
Tra le creazioni della
compagnia vi era la girobussola, adottata dalla U.S. Navy e da molti altri
paesi durante la prima guerra mondiale; cosi come il “siluro” aereo, utilizzato per contrastare la “minaccia
sottomarina” tedesca. In totale, la compagnia deteneva più di 400 brevetti
per nuove invenzioni in diversi settori dell’industria, invenzioni necessarie
soprattutto dal punto di vista militare.
Lawrence Sperry (left) about to test his gyroscopic autopilot
Glenn H. Curtiss Aviation Museum
https://www.nationalaviation.org/our-enshrinees/sperry-sr-lawrence-burst/
Ricostruita la 'bicicletta volante' di Leonardo Da Vinci
Il primo orizzonte artificiale della storia?
Il progetto, ad ali battenti, proviene dal foglio 897 del Codice Atlantico che contiene due varianti della stessa idea, rispettivamente con uno e due piloti. E' stato fatto da Leonardo da Vinci in giovane età, come ricorda il curatore della ricostruzione Edoardo Zanon: ''Leonardo svilupperà in seguito soluzioni per il volo planato più efficaci. Nonostante ciò, il progetto nasconde un particolare tecnicamente straordinario: di fronte al viso del pilota, Leonardo disegna un'ampolla rovesciata al cui interno dondola un piccolo oggetto: si tratta probabilmente del primo orizzonte artificiale della storia. Il batacchio indica al pilota l'inclinazione della macchina e l'assetto di volo''.
mercoledì 21 ottobre 2020
STEP #8 - I materiali
A seconda del campo di utilizzo del nostro strumento, possiamo distinguere diversi tipi di materiali utilizzati per la sua costruzione.
Ad esempio, in nautica, il materiale fondamentale per il suo utilizzo è il vetro, oltre ad avere una vaschetta per il liquido (mercurio) solitamente realizzata in legno.
Orizzonte artificiale inglese - Tetto a forma di copertura a vetrata a 90 gradi in ottone annerito Valore: £ 390,00 GBP – Periodo Circa: 1840 – Paese di origine: Inglilterra
In aeronautica, possiamo prendere in esame la sua parte più fondamentale, ovvero il giroscopio. Esso è costituito da una ruota centrale o rotore che è montato in una struttura di anelli detti cardanici. Può ruotare su minuscoli cuscinetti a sfera, pietre preziose levigate o sottili pellicole d'aria o di gas. Alcuni funzionano interamente nel vuoto, sospesi da una corrente elettrica, non toccano nulla e non si sviluppa alcun attrito. Un giroscopio ha quattro set di componenti di base. Questi sono il motore, i componenti elettrici, le schede dei circuiti elettronici per il funzionamento programmato e gli anelli dell'asse e del giunto cardanico.
L'alluminio è un metallo molto utilizzato per le sue caratteristiche di dilatazione e resistenza, ma i giroscopi più sofisticati sono realizzati in titanio.
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