Ciao a tutti.
Leggendo i vari commenti che sono stati finora scritti mi è venuto in mente che forse potrei chiarirvi un poco le idee circa dei semplici principi che governano la propulsione aspirata e l’aerodinamica di un aereo.
Allora, per prima cosa il numero di Mach e la velocità di crociera (c) di un aereo sono determinati dalla:

c=Ma*sqrt(k*R*T)

con k=1,4 e R = 287 J/KgK costanti per l’aria secca standard, T temperatura in Kelvin. Con questa relazione è possibile calcolarsi agevolmente sia Ma che c, conoscendo ovviamente la temperatura dell’aria. Dal manuale del mio corso di sistemi propulsivi leggo, per esempio: altitudine 0: T = 288,2 K; altitudine 5 km: T = 255,71 K; altitudine 10 km: T = 223,3 K; altitudine 20 km: T = 216,7 K. Sempre dallo stesso manuale riporto le caratteristiche del PW2037, un modello di motore della Pratt & Whitney montato sui 757-200 (anche se è possibile che vengano usati altri motori per lo stesso aereo, è comunque vero che le caratteristiche di questo o quel modello non possono cambiare di molto): altitudine 10 km (in crociera): Ma nominale = 0,85; Spinta = 2925 kg. Altitudine 0 (condizioni al decollo, quindi quelle massime): Spinta = 17212,5 kg; Q (portata di massa d’aria) = 0,545 Kg/s.
Quindi, in crociera a 10 km di altezza, un 757 con Ma = 0,85 vola a circa 917 km/h. Mantenendo lo stesso numero di Mach, a livello del mare volerebbe a circa 1054 km/h.
Perché tutti gli aeroplani di linea volano ad una velocità che va dai 0,8 ai 0,85 Ma? Principalmente, i motivi sono due. Il primo è che quando un corpo si avvicina alla velocità sonica, la resistenza dell’aria comincia a crescere vertiginosamente fino ad arrivare al valore massimo in corrispondenza del famoso bang sonico. Ora, dato che tale ascesa improvvisa del coefficiente aerodinamico di resistenza inizia solamente a valori di Mach superiori ai 0,9-0,95, per motivi di sicurezza gli aerei ad ala rettangolare non vengono fatti volare a più di Mach 0,85. Se infatti ricordate, i primi aeroplani con i quali si tentò di infrangere la barriera del suon persero inaspettatamente le ali in prossimità del muro sonico. Solo dopo questi fallimenti si capì che si dovevano riprogettare le ali: nacquero così le ali a delta (vedi il concorde, l’F15, l’F16, l’F22, l’EF2000 ecc.. Il tornado e l’F14 modificano la geometria alare a seconda che volino a velocità sub o ultrasonica). Questo fenomeno è spiegato tramite la teoria delle onde d’urto. Il secondo motivo è che a tali velocità di crociera, unitamente all’altezza favorevole, il rendimento complessivo, e quindi anche il prezzo del volo…, è ottimizzato. Non posso ora spiegare il perché di questo perché sarebbe troppo lungo; basti comunque sapere che il fattore chiave è la velocità dell’aria in uscita dai motori: più in alto si va, più essa diminuisce, diminuendo contestualmente anche il consumo di carburante. Dall’altre parte, non si vola oltre una certa altezza perché altrimenti i motori non riuscirebbero a generare abbastanza spinta per tenere in volo orizzontale l’aereo. Ciò comunque non toglie che, se fosse possibile, volare a 20 km d’altezza sarebbe molto più economico!
Ora, per determinare un poco accuratamente con un qualche peso scientifico se fosse possibile o no per un 757 volare al livello del mare ad una tale velocità senza perdere le ali o pezzi di fusoliera bisognerebbe essere in possesso dei grafici sperimentali in cui sono riportati i coefficienti aerodinamici dell’aereo (ovvero, per chi se ne intende un po’, i valori di CL e CD, oppure di L e D) in funzione della densità dell’aria e, in più, bisognerebbe sapere il massimo stato di stress sopportabile dall’aereo… ciò vale a dire andare a rapinare direttamente la Boeing. Se qualcuno riesce a trovarli me lo faccia pure sapere. E comunque la loro interpretazione ed una eventuale valutazione della situazione non sarebbero immediate.

Concludendo, vorrei esporvi un’idea che mi è venuta in mente guardando inganno globale. Nella parte in cui si spiega che l’incriminato 757, prima di schiantarsi sul pentagono, avrebbe compiuto una virata diciamo di circa 270°, viene mostrata dall’alto l’area circostante l’edificio. In un’animazione, poi, viene tracciata la traiettoria di forma pressoché circolare dell’aereo mentre appunto vira. Ho quindi pensato che se: 1- la traiettoria mostrata è quella vera; 2- la velocità può essere assunta costante e pari a 850 km/h; 3- si assume che la traiettoria avviene sopra un cerchio e si riesce a saperne in qualche modo il raggio, si potrebbe immediatamente calcolare con la v^2/R l’accelerazione centripeta a cui era sottoposto l’aereo. Il che equivale a dire sapere il numero di g. Se tale valore eccedesse il limite massimo consentito del 757…

Scusate se vi ho annoiato, ma sono un futuro ingegnere… =)

Riccardo