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Il Puffin è un concept di aereo posacoda a decollo ed atterraggio verticale proposto dalla NASA nel 2010. Dotato di due motori elettrici in grado di spingerlo a 241 km/h, ha un'autonomia prevista di 80 km.[1]

Puffin
Descrizione
Tipo	concept di aereo posacoda
Equipaggio	1 (pilota)
Costruttore	NASA
Proprietario	NASA
Esemplari	1 modello 1:3
Dimensioni e pesi
Lunghezza	3,7 m
Apertura alare	4,4 m
Peso a vuoto	136 kg
Propulsione
Motore	2 motori elettrici
Potenza	44 kW (60 hp)
Prestazioni
Velocità max	241 km/h
Autonomia	80 km
[1]
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Storia del progetto

Il Puffin (in inglese pulcinella di mare così chiamato per l'apparente inadeguatezza delle dimensioni delle ali rispetto al corpo del velivolo)[1], fu presentato dall'ingegnere del Langley Research Center Mark Moore il 20 gennaio 2010 al meeting dell'American Helicopter Society a San Francisco.[2]

Successivamente venne costruito un modello radiocomandato in scala 1:3 per validare le prestazioni e la stabilità di controllo del progetto, in particolare per le fasi più critiche di transizione dal volo da verticale ad orizzontale e viceversa.[3]

Tecnica

Più che per lo sviluppo di un futuro aeroplano monoposto destinato alla produzione in serie, il Puffin nacque come esercizio di stile per mostrare le potenzialità dell'integrazione della propulsione elettrica in un dimostratore tecnologico avanzato. Tra i maggiori benefici di questo tipo di tecnologia figurano emissioni zero, nessuna penalizzazione della potenza del motore all'aumentare della quota, basso rumore, minore costi di manutenzione, alta efficienza energetica ed affidabilità. Gli svantaggi, invece, sono costituiti dall'alto costo e peso delle batterie necessarie ad immagazzinare l'energia necessaria al funzionamento del mezzo.[4]

Fusoliera

La fusoliera costituisce per intero l'abitacolo del pilota. Al decollo e all'atterraggio il pilota si troverà in posizione verticale, mentre, dopo la transizione al volo orizzontale, ruoterà di 90° assieme al velivolo trovandosi in una posizione prona.

Motori

Affidabilità

Il Puffin è progettato per installare una coppia di motori elettrici, ognuno di essi caratterizzato da una ridondanza tale da garantirne il funzionamento anche in caso di avaria di alcuni suoi componenti. Sono state proposte tre differenti architetture di motore, una che prevede quattro moduli integrati, un'altra con un motore ad anello e la terza con un motore ad elevato numero di coppie polari ma che riportano tutte ad un albero dei guasti che evidenzia una affidabilità comparabile a quella di una configurazione plurimotore convenzionale, in modo da rendere superflua la necessità di complessi (e pesanti) sistemi di interconnessione tra le eliche.[5]

Prestazioni

Un motore a turbina è certificato per fornire una certa potenza al livello del mare e ad una determinata temperatura esterna (tipicamente 25 °C). All'aumentare della temperatura esterna oltre quella nominale, la massima potenza disponibile diminuisce per evitare sovratemperature nel motore. Le prestazioni del motore elettrico, invece, sono indipendenti dalla temperatura e densità dell'aria circostante, oltre a permettere (per un limitato periodo di tempo) l'erogazione di una potenza anche doppia rispetto a quella nominale.[6]

Eliche

Rispetto ad un elicottero convenzionale, il Puffin è caratterizzato da eliche con una velocità periferica notevolmente inferiore (intorno ai 120 m/s contro circa i 240 di un elicottero) e, conseguentemente, da una minore impronta sonora. Le caratteristiche del motore elettrico, poi, consentono un funzionamento in un campo di giri abbastanza ampio senza la necessità di complesse e pesanti scatole ad ingranaggi a tutto vantaggio dell'efficienza e dell'affidabilità.

Ogni rotore (da 2,3 metri di diametro) è costituito da quattro pale montante su uno stesso albero ma sfalsate su due piani in modo da permettere le oscillazioni delle pale agli elevati angoli di attacco diminuendo le sollecitazioni, il rumore ed i carichi oscillanti durante la transizione tra il volo verticale ed orizzontale. L'angolo di calettamento del profilo alare lungo le pale è variabile in maniera attiva, in modo da ottimizzare l'incidenza a seconda dei giri e della velocità di volo.[7]

La scia delle eliche investe in pieno le superfici di controllo, in questo modo il velivolo risulta controllabile anche durante una fase di transizione a quota costante a differenza dei precedenti modelli di posacoda che necessitavano di salire di quota prima di iniziare la discesa verticale.[7]

Note

Bibliografia

• (EN) Mark D. Moore, NASA Puffin Electric Tailsitter VTOL Concept (PDF), 10th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations (ATIO) Conference, AIAA, 13 settembre 2010, NF1676L-11227. URL consultato il 26 settembre 2013 (archiviato dall'url originale il 28 settembre 2013).

Collegamenti esterni

• The Puffin: A Passion for Personal Flight, su nasa.gov, 2 agosto 2010.
• Animazione grafica del Puffin, su YouTube. URL consultato il 26 settembre 2013.

Portale Aviazione

Portale Ingegneria

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[en] NASA Puffin

The Puffin is a 2010 concept for a hover-capable, electric-powered, personal vertical takeoff and landing (VTOL) technology-concept proprotor aircraft. The concept design was projected to be capable of flying a single person at a speed of 150 miles per hour (241 km/h), with range expected to be less than 50 miles (80 km) with 2010-vintage Lithium-iron-phosphate battery technology. The design specified a 13.5 foot (4.1 m) wingspan, standing 12 feet (3.65 m) tall on the ground in its take-off or landing configuration.[1]

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- [it] Puffin

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