Una Corsair a scuola

Nella realizzazione di un Corsair in scala 1:3, con un'apertura alare di 3,60 m e un peso in volo di circa 53 kg, la realizzazione del carrello retrattile richiede una progettazione del tutto particolare, per non compromettere né la durata del modello né la sicurezza degli spettatori. È necessaria una produzione che richiede attrezzature che un modellista non può realizzare nel proprio laboratorio. Questo esercizio didattico è perfetto per gli allievi di una scuola per meccanici, motivo per cui il progetto è stato affidato alla scuola tecnica del CIFOM di Locle.

La Scuola tecnica superiore del CIFOM (Centro interregionale di formazione della regione montana di Neuchâtel), con sede principale a Le Locle, è nata dalla fusione delle scuole tecniche di La Chaux-de-Fonds e Le Locle. È al tempo stesso una scuola professionale che offre formazione a tempo pieno e in alternanza tra scuola e azienda, nonché una Scuola Superiore Tecnica (ES). Dopo un apprendistato di quattro anni, seguito da due anni di frequenza a tempo pieno presso la scuola, i suoi allievi conseguono il titolo di «Tecnico diplomato ES». Nel dipartimento di microtecnica e sotto la guida del professor Alain Krebs

alcuni studenti hanno portato a termine con successo la progettazione e, successivamente, la realizzazione del carrello di atterraggio retrattile.

Questo progetto evidenzia la sfida che una scuola tecnica specializzata deve affrontare nel realizzare un progetto concreto: le conoscenze complessive necessarie per la sua attuazione

Un progetto di questo tipo rappresenta esattamente ciò che lo studente cerca di acquisire nel corso della propria formazione. Non ha quindi senso fornire a uno studente del primo anno un capitolato d’oneri e richiedere che elabori uno schema cinematico per diversi progetti.

Così come non ha senso pretendere da lui un disegno CAD, la realizzazione di un progetto, l’esecuzione di calcoli di dimensionamento, il rispetto delle norme, la ricerca di fornitori per determinati componenti, la comprensione del funzionamento di un motore elettrico e la lavorazione dei pezzi con la conoscenza dei materiali da utilizzare. Inoltre, per presentare una relazione di lavoro sono necessarie conoscenze di ortografia. È quindi molto meglio assegnare un progetto di questo tipo alla fine del percorso formativo, come sintesi dei 6 anni di formazione. In ogni caso, il tempo a disposizione degli studenti per un progetto di questo tipo rimane limitato, poiché una parte significativa della formazione è dedicata all’acquisizione di conoscenze teoriche, come ad esempio la resistenza dei materiali o i nuovi metodi di lavorazione.

Il secondo grande problema è l’utilizzo di software per la progettazione e la lavorazione dei materiali. Infatti, familiarizzarsi con strumenti così complessi richiede molte ore di lavoro, che lo studente, con il suo programma di studi già di per sé fitto, non ha a disposizione. Di fronte all’enorme mole di lavoro, il ruolo del formatore assume una dimensione diversa, poiché il suo sostegno è fondamentale per gli studenti: li aiuta e spesso svolge una parte necessaria per ogni fase di lavoro, prima che si possa passare alla fase successiva.

Per prima cosa si tratta di realizzare un modello del carrello di atterraggio di un Corsair F4U, utilizzando ad esempio un piccolo carrello Robart, ma mantenendo la cinematica e l’estetica dell’originale. Il comando è elettrico, tramite una vite di trasmissione, a differenza del funzionamento pneumatico del modello originale. Lo studente deve redigere la documentazione completa necessaria per la realizzazione. Per motivi didattici, si privilegia la lavorazione CNC, evitando soluzioni quali il taglio e la piegatura.

• Analisi dei presupposti e delle possibili soluzioni. Sceglierne una come valida.
• Ricerca di fornitori di componenti prefabbricati e richiesta di preventivi.
• Realizzazione del progetto preliminare e dei disegni funzionali della struttura con Autodesk Inventor 2009.
• Redazione di una relazione tecnica completa che includa il capitolato d'oneri, i progetti di costruzione, i disegni in scala ridotta, i componenti dei fornitori con i relativi preventivi, i calcoli e le impostazioni.
• Presentazione di una presentazione PowerPoint accattivante dell’intero progetto con le fasi di lavoro essenziali che non sono necessariamente incluse nel rapporto di progettazione.

Tratto e adattato dal resoconto dello studente Loïc Grezet:

«Ho deciso di iniziare la progettazione basandomi su un sistema di azionamento a vite senza fine con dado a sfere. Ho collegato la vite senza fine a un motore posizionato sopra di essa per guadagnare spazio. Successivamente mi sono dedicato al mio braccio rotante. Sono partito da un riduttore fissato sul lato del braccio. Per guadagnare spazio in altezza, ho sfalsato una ruota rispetto all’asse, il che mi ha permesso di guadagnare molto spazio. La progettazione delle molle e il fissaggio dell’intero sistema non hanno rappresentato un problema particolare. Due staffe sostengono l’intero sistema. Ho alleggerito il più possibile il mio carrello di atterraggio per soddisfare al meglio i requisiti del capitolato. Le staffe, pur essendo esteticamente gradevoli, hanno creato qualche problema, poiché nell’ala non c’è molto spazio ed è necessaria una grande distanza quando il braccio viene esteso. Il sistema di rotazione contrapposta delle ruote è quasi identico a quello del modello base. La realizzazione del mio sistema è stata laboriosa; il problema maggiore è stato lo spazio necessario.»

Estensione del carrello: un motore telecomandato aziona gli ingranaggi e la vite. Tramite una forcella di comando, la vite con il suo manicotto spinge il carrello, provocando un movimento rotatorio attorno al punto di rotazione del braccio; tale rotazione corrisponde a 100°. Sull’asse di rotazione fisso della gamba del telaio è fissato un riduttore. Esso aziona un ingranaggio di trasmissione (sul lato del braccio) che consente alla ruota di ruotare di 90°.

Quando il carrello di atterraggio ha completato la sua rotazione, la forcella di regolazione si blocca tra il manicotto dell’azionamento a vite e un fermo (lo stesso sistema utilizzato per il rientro del carrello). Questo sistema consente di bloccare l’asse del carrello di atterraggio nella posizione esterna o interna. Nello stesso momento, il manicotto della vite entra in contatto con un finecorsa, provocando l’arresto del motore. Per smorzare gli urti e gli scossoni durante l’atterraggio, nel braccio del sistema è integrata una molla di compressione. Sull’asse dietro la ruota è previsto un sistema antirotazione articolato (a causa di urti e vibrazioni).

Rientro del carrello: il motore si riavvia in senso inverso, provocando una rotazione del braccio di azionamento di 100°. Con l’ausilio degli ingranaggi, la ruota ruota di 90° per rientrare sotto l’ala dell’aereo. Viene quindi utilizzato lo stesso sistema di bloccaggio dell’estensione; inoltre, un secondo interruttore spegne il motore.

Regolazioni: gli interruttori di fine corsa possono essere regolati tramite le due viti presenti sulla piastra di supporto degli interruttori. È sufficiente svitarle leggermente e far scorrere l’interruttore nella corretta posizione di contatto. Gli ingranaggi conici devono essere regolati durante il montaggio del carrello di atterraggio. Per farlo, è sufficiente applicare un po’ di blu di Berlino sui denti e ruotarli di alcuni giri (i due punti dei coni devono trovarsi nella stessa posizione). È sufficiente inserire o rimuovere alcune rondelle distanziatrici all’altezza della ruota conica orizzontale.

Il sistema funziona secondo le specifiche tecniche. Si potrebbe trovare un sistema con minore gioco negli ingranaggi per la trasmissione del movimento a 90°. Per motivi economici, sul telaio è stata preferita una semplice vite di trasmissione anziché un azionamento a mandrino.

Il braccio interno del telaio, che ruota di 90°, è realizzato in materiale massiccio. Potrebbe essere forato per ridurre il peso. La distanza tra il punto di rotazione e l’asse della ruota (300 mm) può essere facilmente regolata: è sufficiente ridurre la distanza tra l’asse principale e l’asse interno.

I primi due prototipi del carrello di atterraggio sono stati montati sui Corsair nel corso della fase di progettazione, al fine di perfezionarne il posizionamento e il fissaggio alla cellula. Il Corsair richiede ancora molti mesi di lavoro prima di poter decollare. I primi voli sono previsti per l’inizio del 2013.

Ancora una volta, questo progetto dimostra che il modellismo coinvolge tutte le discipline insegnate in una scuola tecnica e va ben oltre. Le rende più attraenti, perché gli studenti acquisiscono le conoscenze in modo molto più efficace attraverso applicazioni concrete. L’entusiasmo degli studenti è significativo, quasi esuberante, quando raccontano del loro lavoro, dei problemi che hanno incontrato e delle soluzioni che hanno trovato. La loro motivazione nasce spontaneamente. Il lavoro non si limita agli aspetti tecnici, ma coinvolge anche l’ortografia, la presentazione orale e la difesa delle idee. Si potrebbe anche prendere in considerazione un lavoro di gruppo, simile a quello che gli studenti troveranno nel mondo del lavoro. Una lezione strutturata su un argomento potrebbe anche facilitare l’apprendimento delle lingue. Perché non spingersi oltre e chiedere a uno studente di tenere la propria presentazione in tedesco o in inglese? È evidente che il progetto consente di concretizzare l’aspetto teorico dell’insegnamento e di pensare in prospettiva, poiché lo studente si trova di fronte a questioni che affronterà solo in un secondo momento. Il progetto del carrello retrattile del Corsair tocca quindi tematiche didattiche molto diverse. Il modellista non deve farsi illusioni: i costi di realizzazione di questo carrello non sono compatibili con il budget della maggior parte dei modellisti. C’è quindi motivo di ammirare ancora di più questo Corsair da 3,60 m, pensando all’insieme delle competenze tecniche necessarie per un progetto del genere.