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Cessna 172, il classico dell’aviazione generale

Il Cessna 172 è il monomotore da turismo più popolare al mondo. E’ stato prodotto dalla Cessna Aircraft Company (adesso Textron Aviation) a partire dal 1956 ed ha venduto fino ad oggi più di 45.000 esemplari in tutto il mondo, di cui ben 1.400 nell’anno di uscita in commercio.

Un Cessna 172 Skyhawk – Photo by Smithsonian Institution

Panoramica

Sviluppato a partire dal 1955 partendo dal suo predecessore Cessna 170 a carrello biciclo, fu il primo esemplare a carrello triciclo costruito dalla Cessna come diretto concorrente della Piper Aircraft che aveva già convertito in triciclo il suo PA-20 Pacer nel PA-22 Tri-Pacer.

Le prime versioni del Cessna 172 infatti erano sostanzialmente identiche al Cessna model 170 del quale ne ereditava quasi tutta la configurazione, motore incluso ad eccezione del timone verticale che nel Cessna 172 era stato modificato in forma rettangolare anziché smussata come nel Model 170.

Alla sua uscita in commercio, il Model 172, fu promosso al pubblico con lo slogan pubblicitario “Land-O-Matic, flying like driving proprio a causa della presenza del ruotino anteriore che lo rendeva particolarmente agevole da manovrare sia al suolo che durante decolli e atterraggi.

Land-O-Matic, il poster pubblicitario da rivista ideato da Cessna

La prima versione del Cessna 172, prodotta fino al 1960, era quindi equipaggiata con lo stesso motore del Cessna 170, il Continental O-300 da 145 HP a sei cilindri, raffreddato ad aria. Il peso del velivolo in totale era di 998 Kg.

La conversione in triciclo del Model 170 nel Model 172 fu probabilmente l’upgrade più importante della storia dell’aviazione leggera; il Cessna 172 divenne così popolare da scavalcare in pochi anni il suo diretto concorrente Piper Aircraft nella costruzione di velivoli destinati al turismo e all’addestramento.

Un Cessna 170 biciclo, molto simile al primo Cessna 172 ad eccezione del timone verticale ed, ovviamente, il carrello – Photo by PilotWeb

Nel corso della storia, il Cessna 172 è stato modificato e prodotto in molteplici versioni. Tali modifiche hanno impattato principalmente il gruppo propulsore. Si è infatti passati dal Continental O-300 sei cilindri da 145 HP al Lycoming O-320 quattro cilindri da 150 HP, quest’ultimo inizialmente sviluppato per il Cessna Cardinal. Altri motori piuttosto diffusi furono il Lycoming O-320 da 160 e 180 HP.

Per quanto riguarda il pannello della strumentazione avionica, nonostante piccoli aggiustamenti fatti nel corso del tempo, la modifica più importante da segnalare è nel 2005; venne infatti installato il glass cockpit Garmin G1000 dotato di MFD con rilevazione e visualizzazione in tempo reale dei dati riguardanti il meteo, la conformazione del terreno nonché il link di collegamento all’autopilota Bendix King KAP 140.

N5000A, il primo Cessna 172 prodotto e ancora funzionante (vedi video sotto)

Le versioni chiave del Cessna 172

Il Cessna 172 è stato costruito in diverse versioni, di seguito riportate le più significative:

  • C172 – Costruito dal 1955 fino agli inizi degli anni sessanta, equipaggiato con motore Continental O-300 da 145 HP
  • C172A – Dotato di timone a freccia e gli attacchi per la conversione in idrovolante
  • C172B – Introdotto alla fine degli anni 60, fu il primo Cessna soprannominato “Skyhawk”
  • C172D – Fu il primo Cessna dotato di lunotto posteriore panoramico denominato da Cessna come “Omni-Vision”, soluzione che era già stata adottata sul Cessna 180 e 210
  • C172F – La prima versione dotata di flaps attuati elettricamente, costruita in Francia dalla Reims
  • C172N – Conosciuto come lo Skyhawk N o Skyhawk 100, equipaggiato con motore Lycoming O-320-H2AD da 160 HP progettato per funzionare con benzina a 100 ottani
  • C172P – Il modello successivo al C172N, costruito per rimpiazzare il problematico O-320-H2AD C172N con il più efficiente Lycoming O-320-D2J
  • C172RG Cutlass – La versione a carrello retrattile del Cessna 172 introdotta nel 1980, equipaggiato con motore Lycoming O-360-F1A6 da 180 HP

Descrizione

Il Cessna 172N è un monomotore ad alta, quadriposto e carrello triciclo fisso. La configurazione alare è dritta con gli impennaggi di coda a freccia.

E’ equipaggiato con un motore a pistoni e quattro cilindri contrapposti Avco Lycoming O-320-H2AD da 160 HP raffreddato ad aria, dotato di elica bipala McCauley 1C160 a passo fisso dal diametro di 75 pollici.

Esteriormente, la livrea caratteristica è a strisce, riportate sui fianchi della fusoliera a partire dalla cappottatura anteriore del motore fino all’equilibratore di coda. E’ generalmente dotato di scarponi sulle ruote del carrello di atterraggio, mentre nella parte dei passeggeri presenta il lunotto posteriore panoramico “Omni-Vision”.

Un Cessna 172S Skyhawk SP

Avionica

Il cruscotto del Cessna 172N ha la disposizione standard degli strumenti di volo, nella sezione di sinistra si trovano: l’anemometro, l’orizzonte artificiale, l’altimetro, il coordinatore di virata, il giro direzionale e il variometro. Nella parte centrale compaiono il blocco degli strumenti di radionavigazione, la centralina NAV/COMM con lo ADF, il VOR e il transponder. I circuit breakers si trovano sulla parte inferiore del pannello sulla sinistra, mentre in basso a destra la manetta del motore, il comando per la miscela del carburante e il comando per dei flaps.

Il cruscotto di un Cessna 172N Skyhawk – Photo by Stephen Fox @Airliners.net

Scheda tecnica in configurazione standard

Engine Lycoming O-320-H2AD
Propellers (2 blades) McCauley 1C160 fixed-pitch
Maximum Takeoff Weight 1.043 kg
Standard Empty Weight 631 kg
Baggage Allowance 54 kg
Maximum Useful Load 410 kg
Usable Fuel Capacity 43 Gal / 54 Gal for Long Range
Take-Off Distance (50 ft) 438 m
Landing Distance (50 ft) 381 m
Service Ceiling 4328 m
Maximum Speed at Sea Level 231 km/h
Stall Speed (flaps up, power off) 92 km/h
Rate of Climb 396 m/min
**Dati tecnici riferiti al POH del Cessna 172N 1978

“There’s always a First”, il primo Cessna 172 della storia (e ancora volante)


Contenuto bonus:


Riferimenti:

http://home.iwichita.com/rh1/hold/av/avhist/csn/csn_tri.htm

https://www.flyingmag.com/aircraft/pistons/evolution-cessna-172/

https://www.boldmethod.com/blog/lists/2015/02/10-facts-about-the-cessna-172-skyhawk/

https://www.pilotweb.aero/features/flight-tests/flight-test-cessna-170-1-5453031

https://www.pilotweb.aero/news/cessna-skyhawk-65th-birthday-1-6701465

http://stateaviationjournal.com/index.php/national-news/land-o-matic-makes-flying-like-driving

https://www.flyingmag.com/story/aircraft/cessna-172-still-relevant/


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Descrizione del Pratt & Whitney PT6A

La nascita del PT6A

Era il 1957 quando, a seguito di un’ opportunità commerciale, la Pratt & Whitney Canada assegnò ad un gruppo di talentuosi ingegneri appena laureati il compito di realizzare un motore a turbina sfruttando i ricavi ottenuti dall’attività aziendale di commercio di parti di motori a pistoni.

Nel Dicembre del 1963 la P&WC produsse il primo motore turboelica PT6 della storia. Il PT6A-6 fu consegnato alla Beech Aircraft Company e montato sul Beech 87, più tardi noto con il nome di King Air.

Il team di ingegneri che sviluppò il PT6A negli anni sessanta.
Dodici uomini chiave nel team di progettazione del motore PT6: Gordon Hardy, Jim Rankin, Fernand Desrochers, Fred Glasspoole, Ken Elsworth, Allan Newland, Pete Peterson, Hugh Langshur, Jean-Pierre Beauregard, Elvie Smith, Dick Guthrie e Thor Stephenson.

Da lì in poi il PT6A, ha segnato importanti traguardi nella propulsione aerea in ambito civile. Il successo e la popolarità di questo propulsore, derivati dall’efficienza in termini di prestazioni e consumi alle quote medio-alte e al peso in rapporto alla fascia di potenza che va dai 500 ai 900 SHP, andando quindi a colmare la necessità per quel determinato segmento di mercato.

Ad oggi infatti si contano più di 51.000 motori consegnati con più di 130 applicazioni diverse.

Descrizione tecnica di un PT6A

Un motore PT6A. Photo credits to Matti Blume
Un motore PT6A. Photo credits to Matti Blume

La descrizione che segue, seppur schematica, vuole rappresentare il funzionamento generale di buona parte dei motori PT6A.

Da destra a sinistra i PT6A sono costituiti da: scatola degli accessori, compressore assiale a tre stadi, compressore centrifugo, turbina del compressore, turbina di potenza, albero del riduttore di giri, primo stadio del riduttore di giri, secondo stadio del riduttore di giri e l’albero sul quale è montata l’elica.

Schema di un motore Pratt & Whitney PT6A
Schema di un motore Pratt & Whitney PT6A

Una delle caratteristiche costruttive del PT6A è che a differenza degli altri turboelica, il percorso del fluido operativo, cioè l’aria, avviene all’inverso.

L’aria non entra direttamente dalla parte anteriore del carter del motore ma viene convogliata, attraverso una serie di condotti sagomati nascosti dalla cappottatura del motore, dalla parte posteriore, in prossimità della scatola degli accessori per poi procedere verso le turbine di compressione.

L’aria, prima di arrivare al primo stadio di compressione, è comunque filtrata grazie al separatore inerziale e alla griglia di protezione che impedisce l’inghiottimento di corpi estranei e detriti all’interno del motore.

Separatore Inerziale della presa d'aria del PT6A
Separatore inerziale della presa d’aria del PT6A

I compressori assiali si occupano di comprimere l’aria in tre diversi stadi di compressione. A potenza massima il compressore del PT6A viene attraversato da un flusso d’aria di circa 3 kg/sec sottoposto ad un rapporto di compressione di 7:1.

L’aria raggiunge le camere di combustione, quest’ultime alimentate da 14 iniettori e da 2 candele di accensione dove, il 25% del fluido operativo viene bruciato mentre il restante 75% partecipa al raffreddamento del motore e alla diluizione dei gas di scarico.

Flusso inverso del fluido operativo in un PT6A, in giallo le camere di combustione, in rosso i gas di scarico
Flusso inverso del fluido operativo in un PT6A, in giallo le camere di combustione, in rosso i gas di scarico

La turbina di potenza monostadio, svincolata dall’albero dei compressori, è libera, ed è questa turbina che trasmette all’albero del riduttore di giri il movimento necessario per il primo stadio di riduzione di giri.

Componenti attivi in un PT6A, in viola la sezione dei compressori assiali, in arancione la turbina libera che aziona l'albero del riduttore di giri, in giallo la sezione dell'elica.
Componenti attivi in un PT6A, in viola la sezione dei compressori assiali, in arancione la turbina libera che aziona l’albero del riduttore di giri, in giallo la sezione dell’elica.

Il riduttore di giri si occupa, attraverso il primo e il secondo stadio di riduzione, di portare la rotazione dell’albero della turbina libera da 33.000 RPM ai 2.200 RPM che è la velocità di rotazione massima dell’elica.

Sezione del riduttore di giri del PT6A
Sezione del riduttore di giri del PT6A

Gli scarichi hanno dei bocchettoni di espulsione ricavati sul carter dove sono collegati due tubi di scappamento che spingono i gas di scarico all’esterno del motore ed in senso favorevole al moto dell’aereo, in ogni caso lontano dalla cabina e dai passeggeri.

Infine la scatola degli accessori contiene il serbatoio dell’olio lubrificante e tutti gli altri ingranaggi per l’alimentazione dei vari servizi azionati dall’albero dei compressori.

La scatola degli accessori di un motore PT6A
La scatola degli accessori di un motore PT6A

Alcuni aeromobili che montano il PT6A

Come funziona un PT6A (video)

Nota finale:

In realtà i primi studi sull’impiego del motore a turbina furono in ambito militare, a cominciare da Alan Arnold Griffith nell’ambito del progetto Royal Aircraft Establishment RAE nel 1926, poi il brevetto consegnato da György Jendrassik nel 1929. E’ nel 1944 che apparse al pubblico, sulla rivista Flight, il primo prototipo di turboelica molto somigliante al Rolls Royce più tardi commercializzato.


Riferimenti:

https://trace.tennessee.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2648&context=utk_chanhonoproj

http://www.pt6nation.com/en/articles/article/best-of-the-pt6-nation-the-legend-tells-its-story/

http://theparoenhouse.blogspot.com/2015/05/engine-pt6a-27.html

http://blog.covingtonaircraft.com/2015/11/17/aircraft-powered-by-the-pt6a/


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