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British Airbus A321-231 di British Airways in decollo dall’aeroporto di Boryspil, Ucraina
Image credit: turbo83 / .com

La fusoliera è la struttura principale di un aereo e la parte alla quale si attaccano tutte le altre unità. Fornisce spazio per l’equipaggio, i passeggeri, le merci, gli accessori e altre importanti attrezzature.

L’aerodinamica detta per lo più le dimensioni e la disposizione dei vari compartimenti nelle fusoliere degli aerei convenzionali. Solo gli aerei moderni altamente specializzati, come l’SR-71 Blackbird, si differenziano nettamente dagli aerei convenzionali per quanto riguarda il loro design e i materiali utilizzati per costruirli.

Durante i primi giorni dell’aviazione, le fusoliere primitive erano costruite in legno. Alla fine degli anni ’20 e all’inizio degli anni ’30, i produttori di aeroplani iniziarono a produrre più fusoliere in alluminio e acciaio. Questi metalli offrivano più stabilità e maggiore protezione dagli elementi. Molti aerei militari e da ricognizione oggi sono fatti di titanio o di materiali compositi di carbonio a causa dei vantaggi unici che questi materiali offrono.

Alcune fusoliere di aerei sono costruite in quello che viene chiamato un design monoscocca, un design che si basa in gran parte sulla forza del guscio dell’aereo per sostenere diversi carichi. Una fusoliera semicorpo ha il guscio rinforzato da una struttura completa di membri strutturali.

Le sollecitazioni di flessione su una fusoliera semicorpo sono assorbite da travi di rinforzo chiamate “longoni”, che di solito si estendono per tutta la larghezza dell’aereo. Questi supporti sono completati da altri membri, chiamati “longheroni”, che si estendono per tutta la lunghezza dell’aereo. I longheroni sono più leggeri, ma sono utilizzati più estesamente dei longheroni.

I rinforzi verticali di una fusoliera sono chiamati paratie, telai e formatori. Questi rinforzi sono distanziati per sostenere le sollecitazioni nei punti in cui altre unità, come le ali e i motori, sono attaccate.

Costruire l’Airbus A330-200 dall’inizio alla fine
Image credit: PlaneTalking / YouTube

Questi elementi aiutano nella costruzione di una fusoliera affusolata, aggiungendo la forza e la rigidità di un design monoscocca. Una tipica fusoliera semicorpo può subire danni considerevoli e continuare a stare insieme. Gli aerei da combattimento militari e altri piccoli aerei hanno tipicamente due o più sezioni di fusoliera. Gli aerei più grandi possono avere fino a sei sezioni diverse.

Gli addetti alla manutenzione possono accedere a sistemi e attrezzature all’interno della fusoliera attraverso diverse porte, pannelli e altre aperture. Le posizioni di questi punti di accesso possono essere trovate facendo riferimento agli schemi di manutenzione e ai manuali rilasciati dal produttore per ogni tipo di aereo.

Si deve notare che le fusoliere degli aerei non sono tipicamente fatte di un unico materiale. Per esempio, un aereo può avere membri strutturali in alluminio e un esterno in acciaio.

Fusoli in legno

Per ovvie ragioni, i primi pionieri dell’aviazione erano preoccupati del peso dei loro aerei. I fratelli Wright e altri erano limitati dai motori del loro tempo, e quindi costruirono aerei in legno per mantenere il peso complessivo il più basso possibile.

Il design e la tecnologia dell’ingegneria aeronautica migliorarono durante i primi due decenni del XX secolo e allo scoppio della prima guerra mondiale – i classici biplani con travi a filo, legno e tessuto erano necessari. Il famoso Barone Rosso dell’esercito tedesco pilotava numerosi aerei in legno durante i suoi leggendari combattimenti tra cani.

Le fusoliere in legno vengono realizzate ancora oggi, anche se spesso da hobbisti che costruiscono i propri aerei leggeri.

Fusoliera in alluminio

I progressi nella tecnologia dei motori negli anni ’30 hanno permesso agli ingegneri di passare a progetti in metallo, e l’alluminio è stato il metallo principale per inaugurare l’alba degli aerei interamente in metallo.

L’alluminio usato per fare gli aerei è sempre mescolato con altri metalli per renderlo forte e leggero. Mentre le fusoliere in alluminio non si corrodono così facilmente come quelle in acciaio, l’alluminio non è usato sulla superficie di molti aerei supersonici perché il calore generato dall’attrito del volo a queste velocità fa diminuire la resistenza dell’alluminio.

Il 247D della Boeing e il Douglas DC-3 sono in gran parte accreditati con la diffusione degli aerei in metallo durante gli anni ’30 e questi aerei non sembrano poi così diversi dagli aerei che vediamo oggi.

Il 247D era circa il 50% più veloce della concorrenza quando fu messo in servizio dalla United Air Lines nel 1933. Il DC-3 debuttò due anni dopo, nel 32° anniversario dello storico volo dei fratelli Wright. Nonostante si pensasse che sarebbe andato in pensione negli anni ’50, il DC-3 è stato usato per più di 80 anni e si può vedere volare ancora oggi.

Fusoliera in acciaio

Negli anni ’30 furono costruiti anche aerei in acciaio più forti e rigidi, ma anche più pesanti. Il peso maggiore dell’acciaio ha impedito che diventasse un materiale popolare per la fusoliera. Tuttavia, il metallo è usato per fare alcune parti di un aereo. La sua forza e rigidità lo rendono ideale per l’uso nei carrelli di atterraggio. La resistenza al calore dell’acciaio lo rende anche desiderabile per l’uso nella pelle degli aerei supersonici.

Costruito nel 1932, il Beechcraft Staggerwing è un esempio primario di un aereo con una fusoliera in acciaio. Lo Staggerwing era costoso da produrre e divenne popolare come un veloce aereo d’affari.

Fusoli in titanio

Con la stessa forza dell’acciaio e molto più leggero, il titanio e le leghe di titanio sono materiali ideali per la costruzione di aerei. Questi metalli resistono anche alla corrosione meglio dell’alluminio e dell’acciaio. Tuttavia, la produzione di aeroplani in titanio è molto costosa, il che proibisce ampiamente l’uso commerciale della maggior parte degli aerei in titanio.

L’esempio più importante di una fusoliera in titanio è l’SR-71 Blackbird. Volato per la prima volta nel dicembre 1964, l’SR-71 è stato un punto fermo della ricognizione aerea statunitense durante la guerra fredda. Durante i suoi 24 anni di servizio, il Blackbird ha trascorso circa 2.800 ore in volo.

Il 6 marzo 1990, l’SR-71 ha effettuato il suo ultimo volo da Los Angeles a Washington DC in 1 ora e 4 minuti, a una velocità media di circa 2.100 miglia all’ora.

Fusoli in compositi di carbonio

La grafite epossidica, o polimero rinforzato con fibre di carbonio, è diventata una scelta popolare per gli attuali aerei commerciali all’avanguardia. Realizzati con resilienti fibre di carbonio incorporate in una resina epossidica, i materiali compositi di carbonio possono essere impilati in diversi modi per soddisfare le varie esigenze di mantenere l’integrità durante il volo ad alta velocità. Questi materiali in fibra di carbonio sono forti quanto l’alluminio, ma pesano la metà.

I materiali compositi di carbonio non hanno ancora ottenuto un uso diffuso nell’industria aeronautica, ma il 787 Dreamliner della Boeing è stato il primo grande aereo ad usare questi materiali in oltre metà della sua fusoliera.

Per saperne di più da Brett, seguilo su Twitter – @ParkstBrett

• Costruzione di aeromobili e materiali – Integrated Publishing Inc.
• Che tipo di materiali sono usati per fare gli aerei? – Smithsonian National Air and Space Museum
• Boeing 247-D – Smithsonian National Air and Space Museum
• La rivolta dei Gooney Bird – The Economist
• Il Lockheed SR-71 Blackbird – Smithsonian National Air and Space Museum

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