Misurato in galleria, lo smorzamento aerodinamico dell'oscillazione della freccia è trascurabile

La sintesi di oggi

La misura viene da un solo gruppo giapponese, che ha fatto oscillare frecce A/C/E sospese in una galleria del vento a sospensione magnetica, a 16 metri al secondo con un'ampiezza di mezzo grado e una frequenza di 5 hertz. Il coefficiente di smorzamento esce negativo, quindi l'aria tenderebbe ad amplificare l'oscillazione invece di spegnerla, ma è così piccolo, un termine dell'ordine di un milionesimo, che gli autori lo tolgono dai calcoli. Il risultato è uscito due volte, nel 2015 e nel 2016, con due tipi di aletta, ma sono le stesse prove e contano una volta. Nello stesso lavoro, però, il calcolo del volo fatto senza quel termine mostra l'oscillazione che si spegne comunque, quasi tutta sul piano verticale, e nel modello le sole forze in gioco oltre al peso sono quelle dell'aria; una simulazione del 2025 lega l'attenuazione al momento che riallinea la freccia al flusso e allo spostamento del centro di pressione. Un modello australiano del 2011, verificato con prove su carta, era arrivato allo stesso punto da un'altra parte: in volo l'oscillazione attorno al baricentro si spegne con una costante di tempo di circa 0,34 secondi, e a deciderlo è soprattutto la portanza delle alette. La lettura quindi è stretta: è trascurabile il termine di smorzamento misurato in galleria, non l'effetto dell'aria sull'oscillazione in volo, che passa per un'altra via. Una misura indipendente del termine di smorzamento in galleria non c'è.

Formulata anche come: smorzamento aerodinamico della freccia; l'aria raddrizza la freccia; oscillazione della freccia in volo; la freccia si stabilizza in volo; beccheggio della freccia

Evidenze

• 2011
  Contesto Prove sull'attrezzatura Pubblicata dopo

  Un modello del volo di una Easton Protour 470 tirata da un compound, confrontato con prove su carta fatte con una macchina di tiro: dopo l'uscita la freccia oscilla attorno al baricentro con un periodo di circa 21,8 metri, cioè 0,28 secondi, e l'oscillazione si smorza con una costante di tempo di circa 0,34 secondi, in cui la freccia percorre circa 25,8 metri. A decidere periodo e smorzamento è soprattutto la portanza delle alette: con alette del 24 per cento più grandi il periodo si accorcia del 12 per cento e lo smorzamento cresce, un po' più nelle misure che nel calcolo. Con le alette d'uso normale l'oscillazione resta sottosmorzata.

  Arrow behaviour in free flight · J L Park

• 2015
  A favore Prove sull'attrezzatura Pubblicata dopo

  Prove di stabilità dinamica in galleria a sospensione magnetica su frecce Easton A/C/E con alette Spin Wing e GAS Pro, a 16 metri al secondo, con ampiezza di 0,5 gradi e frequenza di 5 hertz: il parametro di smorzamento risulta negativo, quindi amplificante, ma con un termine dell'ordine di 10 alla meno 6, e viene trascurato nei calcoli.

  The relation between the boundary layer transition and the attitude of archery arrow · T. Matsumoto, R. Ando, J. Ortiz, T. Miyazaki, S. Taguchi

• 2016
  A favore Prove sull'attrezzatura Pubblicata dopo

  La stessa misura ripresa con due tipi di aletta: il parametro di smorzamento è negativo e trascurabile, dell'ordine di 10 alla meno 6. Sono le stesse prove della pubblicazione del 2015 e contano una volta.

  The boundary layer transition and the attitude of archery allow · Takamasa Matsumoto, Ryu Ando, Takeshi Miyazaki, Satoshi Taguchi, Hiroki Sugiura

• 2016
  Contesto Prove sull'attrezzatura Pubblicata dopo

  Nel calcolo del volo, con le condizioni iniziali misurate da quattro telecamere a 3.000 fotogrammi al secondo e la freccia lanciata a 60 metri al secondo, l'oscillazione dell'angolo d'attacco avviene quasi solo sul piano verticale e si smorza; con condizioni iniziali ideali l'angolo d'attacco resta vicino a zero e lo strato limite resta laminare. Il calcolo non contiene il termine di smorzamento misurato in galleria: l'oscillazione si spegne in un modello che contiene solo il peso, la portanza, la resistenza e il momento aerodinamico.

  The boundary layer transition and the attitude of archery allow · Takamasa Matsumoto, Ryu Ando, Takeshi Miyazaki, Satoshi Taguchi, Hiroki Sugiura

• 2025
  Contesto Modello Pubblicata dopo

  Simulazione di una Easton X10 tirata a 57 metri al secondo su 70 metri: l'oscillazione dell'angolo d'attacco si attenua perché il momento aerodinamico riallinea la freccia al flusso; bloccando il centro di pressione a 0,484 metri l'ampiezza resta maggiore e la deriva aumenta di 0,04 metri con 3 metri al secondo di vento laterale, 0,02 con 2 e 0,008 con vento frontale. Non misura un coefficiente di smorzamento.

  Influences of an Arrow’s Aerodynamic Pressure Center on Recurve Bow Shooting · Wenfeng Shen, Liang Hu, Jing Hu, Yiming Xu, Xixia Xu, Jieqing Zheng

Storia dello stato

1. 2011 Non studiato Prima di qualunque misura in galleria, un modello del volo verificato con prove su carta mostra che la freccia, uscita dall'arco, oscilla attorno al baricentro e che l'oscillazione si spegne nel giro di qualche decina di metri, con una costante di tempo di circa 0,34 secondi; a deciderlo è soprattutto la portanza delle alette. Dice che in volo è l'aria, attraverso le alette, a smorzare l'oscillazione, ma il termine di smorzamento misurato con la freccia sospesa in galleria, quello di cui parla l'affermazione, non l'ha ancora misurato nessuno.
2. 2015 Riportato La prima misura arriva da prove di stabilità dinamica in galleria a sospensione magnetica: facendo oscillare la freccia di mezzo grado a 5 hertz, lo smorzamento dovuto all'aria risulta perfino negativo, cioè l'aria tenderebbe ad amplificare l'oscillazione, ma è così piccolo che gli autori lo tolgono dai calcoli. È una misura diretta sull'attrezzatura, una sola e pubblicata negli atti di un convegno: riportato.
3. 2016 Riportato Lo stesso gruppo ripubblica la misura con due tipi di aletta e ritrova lo stesso ordine di grandezza. Nel calcolo del volo, fatto senza il termine di smorzamento, l'oscillazione si spegne comunque, quasi tutta sul piano verticale: nel modello restano solo il peso e le forze dell'aria, quindi a spegnerla è l'aria per una via diversa dallo smorzamento misurato in galleria. Sono le stesse prove del 2015 e contano una volta, quindi lo stato resta.
4. 2025 Riportato Una simulazione di una X10 tirata a 70 metri mostra l'oscillazione dell'angolo d'attacco che si attenua da sola e lega l'attenuazione al momento aerodinamico e allo spostamento del centro di pressione: bloccandolo, l'ampiezza resta maggiore e la deriva col vento laterale cresce di qualche centimetro. È un modello senza misure e non calcola un coefficiente di smorzamento, ma conferma che in volo l'aria l'oscillazione la spegne, per una via diversa da quella misurata in galleria: lo stato resta, appoggiato sempre sull'unica misura.

Collegamenti

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