Soluzioni per la riduzione del drag indotto nei velivoli ad ala fissa: i dispositivi di estremità alari

This paper aims to delve deeper into the topic of wingtip devices used to reduce induced drag in fixed-wing aircrafts. Since their first introduction in the seventies and subsequent development by the major manufacturers in the sector, these devices have now found widespread use in the civil aeronautical sector thanks to the performances and economic benefits they can offer compared to classic configurations. After an introduction to the phenomenon of induced drag and a brief discussion of the Lifting-line theory, the paper will go into the merits of devices used in the aeronautical sector at the state of the art with special attention to winglets or end fins, discussing their principle of operation, the history in brief of the first applications and developments over time, the various existing types and their performance benefits. Finally, the concept of intrinsic aerodynamic efficiency of winglets is introduced through the discussion of a calculation method that preliminarily allows its value to be determined for any fixed-wing aircraft, once its main geometric characteristics are known.

Il presente elaborato vuole approfondire la tematica dei dispositivi di estremità alari utilizzati per la riduzione della resistenza indotta (Lift induced drag) nei velivoli ad ala fissa. Dalla loro prima introduzione avvenuta negli anni settanta e il successivo sviluppo da parte dei maggiori costruttori del settore, questi dispositivi trovano ormai largo impiego nel settore aeronautico civile grazie ai benefici prestazionali ed economici che possono offrire rispetto alle configurazioni classiche. Dopo un’introduzione al fenomeno della resistenza indotta e una breve discussione della teoria della linea portante di Lanchester - Prandtl, l’elaborato entrerà nel merito dei dispositivi utilizzati nel settore aeronautico allo stato dell’arte ponendo particolare attenzione ai winglet o alette d’estremità, discutendone il principio di funzionamento, la storia in breve delle prime applicazioni e gli sviluppi nel tempo, le varie tipologie esistenti e i loro benefici prestazionali. È infine introdotto il concetto di efficienza aerodinamica intrinseca dei winglet attraverso la discussione di un metodo di calcolo che permette in via preliminare di determinarne il valore per qualsiasi velivolo ad ala fissa, note le sue principali caratteristiche geometriche.