L'ala che gira da sola: Juan de la Cierva e la nascita dell'autogiro
Il 26 agosto scorso le agenzie di stampa hanno riportato la notizia di un piccolo elicottero precipitato in valle Antrona, in Piemonte, dopo aver urtato i cavi di una funivia (ANSA). Leggendo qualche riga più sotto, però, si scopre che il mezzo non era un elicottero, bensì un “autogiro” (in inglese autogyro o gyroplane): un velivolo con un rotore che gira liberamente sopra la cabina senza essere collegato al motore. La confusione è comprensibile, ma la differenza è sostanziale e ha una storia lunga più di un secolo. Nel 2026 ricorrono infatti cento anni dalla fondazione, in Inghilterra, della Cierva Autogiro Company, l'azienda con cui un ingegnere spagnolo di Murcia, Juan de la Cierva, portò in produzione la prima macchina ad ala rotante realmente funzionante della storia. Ma che cos'è esattamente un autogiro, come fa a volare con un rotore privo di motore e perché lo consideriamo l'antenato diretto dell'elicottero?
Juan de la Cierva y Codorníu era un ingegnere civile appassionato di aeronautica sin da ragazzo. Nel 1919 progettò per l'esercito spagnolo un grande bombardiere trimotore che, durante uno dei primi voli di prova, entrò in stallo a bassa velocità e si schiantò. Quell'incidente segnò la sua carriera: de la Cierva si convinse che l'ala fissa avesse un difetto congenito, ovvero che la sua portanza dipendesse dalla velocità e che sotto una certa soglia smettesse semplicemente di volare. La soluzione, intuì, era un'ala che si muovesse da sola rispetto all'aria anche quando il velivolo era lento: un rotore. Da qui il nome, dal greco autós e gýros, “che gira da sé”. I primi tre prototipi (C.1, C.2 e C.3), costruiti tra il 1920 e il 1922, si ribaltarono al decollo. Il motivo era la dissimmetria di portanza (dissymmetry of lift): in volo traslato la pala che avanza incontro al vento vede una velocità relativa maggiore di quella che indietreggia, produce più portanza e genera un momento di rollio incontrollabile. Dopo una campagna nella galleria del vento di Cuatro Vientos (Madrid, Spagna), de la Cierva trovò la risposta nella cerniera di flappeggio (flapping hinge): lasciando ogni pala libera di alzarsi e abbassarsi attorno a un perno, la pala avanzante sale e riduce il proprio angolo d'attacco, quella retrocedente scende e lo aumenta, e la portanza si riequilibra da sola. Il 9 gennaio 1923 il C.4, pilotato dal tenente Alejandro Gómez Spencer, si staccò dal suolo di Getafe (Madrid, Spagna), per 183 metri. Pochi giorni dopo il motore si spense subito dopo il decollo e la macchina scese ripida ma lenta, posandosi senza danni: esattamente ciò che de la Cierva voleva dimostrare.
Per capire come vola un autogiro bisogna dimenticare l'elicottero, nel quale il motore fa girare il rotore e il flusso attraversa il disco dall'alto verso il basso. In un autogiro il rotore è in autorotazione: non riceve coppia dal motore e il flusso attraversa il disco dal basso verso l'alto. Il velivolo è spinto da una normale elica e il rotore, leggermente inclinato all'indietro, viene investito da un vento relativo che sale attraverso il disco. Ogni pala si comporta come l'ala di un aliante che plana in cerchio attorno all'albero. Questo avviene perché la risultante aerodinamica ha una componente verticale, la portanza, e una componente nel piano di rotazione che, con il giusto passo delle pale, mantiene il rotore in moto finché resistenza e forza propulsiva si bilanciano a un regime costante, senza alcuna trasmissione. La conseguenza pratica è che l'autogiro non può stallare nel senso classico. Infatti, finché c'è flusso attraverso il disco, il rotore continua a girare e a sostenere il velivolo, anche a velocità molto basse o in discesa quasi verticale. Il prezzo è che non può restare fermo in aria (hover) né decollare verticalmente, poiché serve sempre un po' di corsa. Questa può essere accorciata dai prerotatori meccanici che lanciano il rotore prima del decollo e, dalla fine degli anni ‘30, con il C.40, dal jump take-off, un vero salto in aria ottenuto aumentando bruscamente il passo del rotore prelanciato. Il passo decisivo fu però il controllo diretto (direct control): i primi autogiri avevano ancora alette e superfici di comando da aeroplano, inefficaci a bassa velocità, mentre dal C.30 del 1934 il pilota inclinava direttamente il mozzo del rotore per comandare beccheggio e rollio.
Nell'ottobre 1925 de la Cierva dimostrò il C.6 all'Air Ministry britannico a Farnborough e l'industriale scozzese James G. Weir finanziò, l'anno seguente, la nascita della Cierva Autogiro Company. Così la Gran Bretagna divenne il centro mondiale dell'ala rotante e de la Cierva scelse di concentrarsi sui rotori, lasciando le fusoliere a costruttori affermati come Avro. Un incidente del 1926, dovuto alla rottura della radice di una pala, portò all'aggiunta di una seconda cerniera, quella di brandeggio (drag hinge), che permette alla pala di oscillare avanti e indietro nel piano del disco e scarica le tensioni generate dal flappeggio. Nasce così il rotore articolato, ancora oggi lo schema di riferimento di gran parte degli elicotteri. Nel settembre 1928 un C.8 volò da Londra a Parigi, prima traversata della Manica di un'ala rotante. Le licenze si moltiplicarono: Pitcairn e Kellett negli Stati Uniti, Focke-Wulf in Germania, Kayaba in Giappone, Kamov in Unione Sovietica. Nel 1934 un C.30 decollò e atterrò sul ponte della nave Dédalo della Marina spagnola, primo velivolo ad ala rotante a operare da una nave, e durante la Battaglia d'Inghilterra la RAF impiegò gli Avro Rota, versione militare del C.30, per calibrare i radar costieri. De la Cierva vide poco di tutto questo. Infatti, il 9 dicembre 1936 morì a Croydon (Londra, Regno Unito), passeggero di un Douglas DC-2 della KLM che, decollato nella nebbia, si schiantò contro una casa. Nello stesso anno volava in Germania il Focke-Wulf Fw 61, il primo elicottero pratico, costruito proprio da un licenziatario Cierva e dotato di rotori con le sue cerniere. Negli ultimi mesi di vita, del resto, de la Cierva stesso aveva riconosciuto i vantaggi del volo verticale e aveva iniziato a lavorarci.
L'elicottero, capace di restare fermo in aria, relegò l'autogiro ai margini per decenni, ma il concetto sopravvisse. Nel dopoguerra Igor Bensen, negli Stati Uniti, lo reinventò in chiave minimalista, con telaio tubolare ed elica spingente, e oggi gli autogiri sono una categoria vivace dell'aviazione leggera, con produttori europei di primo piano tra cui l'italiana Magni Gyro. Nel 2015 l'astrofisica e pilota Donatella Ricci ha portato un Magni M16, decollato da Caposile (Venezia), a 8.399 metri di quota, record mondiale di categoria, e oltre un migliaio di esemplari sono in servizio presso forze di polizia e militari, con costi operativi molto inferiori a quelli di un elicottero.
Resta però una lezione scomoda, che riporta all'incidente da cui siamo partiti. De la Cierva aveva progettato l'autogiro per eliminare la causa più comune di incidente del suo tempo, lo stallo, e ci era riuscito. La macchina è intrinsecamente tollerante alla bassa velocità e in caso di piantata del motore scende in autorotazione senza cambiare natura. Ma nessuna caratteristica aerodinamica protegge da un cavo non visto, da una raffica gestita male con il rotore in moto a terra o, nei progetti meno curati, da un disallineamento tra baricentro e asse di spinta capace di ribaltare il velivolo in avanti (power push-over). L'eredità più duratura di de la Cierva, in fondo, non vola sugli autogiri di oggi: sta nelle cerniere di flappeggio e brandeggio presenti nel mozzo di quasi ogni elicottero e nell'autorotazione che ogni pilota di elicottero addestra come manovra di emergenza.
Condividi
