Come fanno gli aerei a decollare da una portaerei e ad atterrarci sopra?

Nel nuovo Top Gun vedremo decollare da una superportaerei americana Tom Cruise, o meglio il capitano Pete "Maverick" Mitchell, a bordo di un Boeing F/A-18 Super Hornet. Ma come fa un aereo da quasi 30000 kg a decollare nello spazio di poche decine di metri di una portaerei? Il segreto è racchiuso in un meccanismo detto "catapulta" per il decollo e con un sistema di cavi per l'appontaggio.

La differenza tra decollo e appontaggio su portaerei

La prima cosa da fare è chiarire la differenza tra decollo e appontaggio – cioè l'atterraggio su una portaerei. Vanno distinte non solo perché si tratta di due diverse fasi di volo (ovviamente), ma anche perché sfruttano due meccanismo diversi.
Prendendo ad esempio le portaerei CATOBAR, il decollo avviene nella parte anteriore della nave con ausilio della cosiddetta catapulta, mentre l’appontaggio inizia nella parte di prua con ausilio di cavi. Vediamo le due fasi nel dettaglio.

Come funziona il decollo?

Il decollo, per definizione, è la manovra con la quale un aeromobile si stacca dal suolo, in questo caso dal ponte di una portaerei.
Sulle normali piste di asfalto, senza l’ausilio di meccanismi esterni e contando solo sui i motori, anche con i postbruciatori attivati, il normale spazio di decollo è dell’ordine di centinaia di metri. La corsa di decollo dipende dal tipo di aereo e dalla sua configurazione. Sulle portaerei per lanciare un velivolo fino alla velocità di decollo si fa ricorso alla catapulta a vapore.

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l sistema di lancio consiste in un solco realizzato sul ponte di volo, all'interno del quale viene fatto muovere un sistema di aggancio degli aerei in grado di accelerare il velivolo fino a fargli raggiungere alte velocità. Il carrello anteriore degli aerei viene collegato al dispositivo nel solco e tutto l'aereo viene proiettato ad una velocità sufficiente per il decollo dalla nave. Dietro l’aero si alza un pannello per difendere il ponte dagli scarichi dei potenti motori.

Per creare l'effetto a "catapulta" viene impiegata una barra d'acciaio che rimane agganciata al carrello anteriore dell'aereo da lanciare. Al momento del decollo vengono rilasciati dei fermi – che a loro volta liberano un pistone inserito in un circuito a pressione dove era stato fatto accumulare vapore. Il pistone si muove e l'aereo raggiunge in 4 secondi una velocità sufficiente per il decollo.

Lo sviluppo delle prime catapulte a vapore risale ai primi anni ‘30, quando si lanciavano i primi aerei da ricognizione dal ponte, come gli idrovolanti. All'epoca non c’erano sistemi di recupero dei velivoli, che venivano issati dal mare dopo l’ammaraggio degli stessi.
Con lo sviluppo degli apparecchi e con il conseguente aumento del peso dei velivoli, risultò necessario un sistema più performante per poter lanciare gli aerei. A partire dal 1950 si iniziarono ad utilizzare le prime catapulte a vapore di concezione moderna, simili a quelle usate a tutt'oggi sulle maggiori portaerei. La prima nave militare ad essere dotata di una catapulta a vapore di questo tipo fu l’inglese HMS Perseus.

Come funziona l'appontaggio?

L'atterraggio è la fase del volo in cui un aeroplano prende contatto con il suolo – e quando il suolo è una nave si parla di appontaggio. Quest'ultima è una manovra estremamente difficile e pericolosa. Per questa particolare fase di volo, i piloti eseguono numerose esercitazioni in qualsiasi condizione di luce. Inoltre risulta estremamente stressante, sia per i piloti che per la struttura stessa degli aerei: si passa dagli oltre 200 km/h a 0 km/h nel giro di pochissime decine di metri, con una fortissima decelerazione – ed è proprio per questo motivo i piloti devono essere ben addestrati.

Il sistema usato oggi nella maggior parte delle portaerei è il cavo di arresto che viene agganciato dal gancio di coda dell’aereo in fase di appontaggio. Il funzionamento è molto semplice: il pilota in fase di avvicinamento rilascia il gancio (presente a bordo del velivolo). Sul ponte sono distesi trasversalmente fino a tre cavi equidistanti tra loro ad una certa distanza dalla poppa. Per arrestare il velivolo il pilota deve quindi "prendere al volo" uno dei tre cavi e, nel caso li dovesse mancare, sarebbe necessario ripetere la manovra.

Al momento dell'aggancio, l'energia del moto dell'aereo viene trasferita al cavo, che attraverso delle carrucole (solitamente laterali) la rinvia al motore d'arresto, dissipandola. Quando la staffa di aggancio e il cavo vengono messi in trazione dall'aereo, il motore di arresto si mette in funzione assicurando un atterraggio “morbido” al velivolo. Alla fine di questa manovra il pilota stacca il gancio di coda dalla staffa e il cavo torna alla posizione distesa.

Un velivolo in atterraggio su una portaerei tiene il motore a circa l'85% della massima potenza. Se il cavo ferma l'aereo, il pilota spegne il motore e rilascia il cavo, altrimenti effettua una riattaccata, avendo sufficiente potenza per continuare la corsa sul ponte può riprendere quota, fare un nuovo giro e ripetere l'appontaggio. Le moderne portaerei della U.S. Navy utilizzano i cavi Mark 7 Mod 3 che hanno la capacità di arrestare un aereo da 22,000 kg alla velocità di 240 km/h in uno spazio di 104 m.

La tecnica del "cavo + gancio" vide la luce già nel 1911, ma è solo con lo sviluppo di aerei sempre più pesanti e performanti che questa tecnologia iniziò a prendere piede: dopo la seconda guerra mondiale questo sistema venne adottato dalla maggior parte delle portaerei, al posto delle barriere o barricate presenti in precedenza.
Ah, citando ancora una volta Top Gun, ricordiamoci che per un F-14 Tomcat la corsa di decollo è di 465 m, mentre per atterrare ha bisogno di 785 m di pista. Su una portaerei effettua queste manovre nell’arco di poche decine di metri.