Quando un arciere mi chiede quali alette montare, di solito ha già in mano due o tre modelli e una domanda abbastanza precisa: grandi o piccole, Spin Wing o alette rigide, penne o plastica. Poi, quasi sempre, ne arriva una seconda che sembra un dettaglio da banco di lavoro e non lo è: conta il verso in cui le incollo, cioè dove cade l'aletta guida rispetto all'asta e da che parte gira l'elica?
Su questo argomento la ricerca è più ricca di quanto si pensi, ma ha una forma particolare. Quasi tutto viene da prove sull'attrezzatura senza arcieri: frecce tenute in aria da campi magnetici dentro una galleria del vento, lanciatori ad aria compressa, archi montati su macchine che rilasciano sempre allo stesso modo. Sono misure pulite, che dicono bene che cosa fanno le alette all'aria intorno alla freccia, e molto meno che cosa fanno al gruppo di un arciere che tira a settanta metri. Tengo distinte le due cose in tutto l'articolo, perché è proprio da lì che dipende quanto peso dare a ogni numero.
A che cosa servono le alette
Appena lascia la corda la freccia non vola perfettamente allineata all'aria: esce con un piccolo angolo, e quell'angolo va riassorbito. Il meccanismo è misurato bene. Quando l'asta è inclinata rispetto al flusso nasce una forza laterale, la portanza, che si concentra sulla coda: in galleria il punto in cui agisce cade circa trenta centimetri dietro il baricentro, cioè circa tre centimetri davanti alle alette, per cui sono loro a fornire quasi tutta la forza che riporta la freccia in asse. È la base dell'affermazione che il tipo di aletta cambia quanto in fretta la freccia si raddrizza in volo, che nel registro è riportata: solida sul meccanismo, più fragile quando si passa a confrontare un'aletta con l'altra.
Il raddrizzamento non è istantaneo, perché la freccia ondeggia attorno al baricentro e l'oscillazione si spegne a poco a poco. Secondo i calcoli e le prove di carta a più distanze la freccia compie un ciclo ogni quattordici-ventidue metri, e l'ondeggiamento si vede soprattutto nel primo tratto, i primi venti metri di un volo da settanta. Le ampiezze sono piccole, fra un quarto di grado e mezzo grado in aria ferma, e nel calcolo arrivano a tre gradi con tre metri al secondo di vento laterale. Le misure dirette vengono però da un solo ricercatore e da un compound, per cui sul ricurvo i numeri restano quelli dei modelli. È lo stesso fenomeno di cui parlo nell'articolo sul paradosso dell'arciere: le alette lavorano su quello che la freccia porta fuori dall'arco, ed è il motivo per cui conviene finire la messa a punto prima di cambiare impennaggio.
Una freccia allineata conviene anche per un secondo motivo. Nelle prove di laboratorio, appena l'asta supera quattro o sei decimi di grado d'inclinazione, lo strato d'aria che le scorre addosso diventa turbolento e il coefficiente di resistenza passa da circa 1,5 a circa 2,6, quasi il doppio: una freccia che vola inclinata rispetto all'aria subisce molta più resistenza, almeno finché il flusso è ancora laminare. Quanto spesso una freccia tirata da un arciere superi davvero quella soglia, però, non l'ha misurato nessuno.
Grandi o piccole: più richiamo e più resistenza
La prova più chiara sulla dimensione riguarda due alette diritte dello stesso modello in due misure, le Easton Diamond da 175 e da 280, montate sulla stessa freccia da gara e provate in galleria, in volo libero su cinquantacinque metri al chiuso con un sensore dentro l'asta e in simulazione. Passando dalle piccole alle grandi la portanza cresce di circa il sessanta per cento e il momento che riallinea la freccia di circa l'ottanta; nel calcolo, con una partenza a 56 metri al secondo, la freccia oscilla a 5,3 hertz invece che a 4, quindi si raddrizza più in fretta, e l'angolo massimo scende da 0,36 a 0,27 gradi. Lo stesso lavoro misura anche il prezzo: il coefficiente di resistenza sale da 1,56 a 2,05.
Che le alette frenino la freccia è il punto su cui le misure vanno più d'accordo, e il registro lo dice con l'affermazione che la forma della punta e il tipo di aletta cambiano di molto la resistenza aerodinamica, riportata e con una precisazione che conta. In galleria le alette circa raddoppiano la resistenza dell'asta nuda, da un coefficiente di circa 0,75 a circa 1,5, e fra impennature davvero diverse le differenze sono grandi; fra due alette da gara, invece, la differenza può sparire. L'unica misura su frecce tirate da un'arciera con il suo ricurvo, trentasei tiri con le Spin Wing e trentasei con le Gas Pro, che hanno tre quarti della loro superficie, ha dato coefficienti di 2,68 e 2,63, cioè lo stesso valore: secondo gli autori la flessione dell'asta in uscita rendeva turbolento lo strato d'aria con tutte e due.
Fra gli arcieri circola anche l'idea che le alette basse e corte facciano partire la freccia più veloce. Le due prove che ci sono dicono che il tipo e la dimensione delle alette cambiano poco la velocità d'uscita. Con una macchina lanciafrecce e un arco da 44,8 libbre, a un metro dall'arco l'asta nuda partiva a 215,65 piedi al secondo e l'aletta più lenta a 212,4, circa l'1,5 per cento in meno; con un arco di legno su un dispositivo meccanico le velocità d'uscita stavano tutte fra 42,66 e 43,73 metri al secondo. Nella seconda prova, però, l'energia persa nei cinque metri successivi andava da circa il 2 a circa l'8 per cento a seconda dell'impennaggio, per cui la differenza si vede nel volo e non alla partenza. Nessuna delle due prove ha test statistici, e nella seconda le frecce non pesavano tutte uguale.
Penne o alette
Sulle penne naturali le misure sono poche e lontane dal ricurvo olimpico. Con quell'arco di legno da 48 libbre e frecce di cedro, tre penne dritte da quattro pollici perdevano l'1,93 per cento dell'energia nei primi cinque metri, quelle da cinque il 4,65 e le più corte, da due pollici e mezzo, il 7,51: un'impennatura più piccola, quindi, non voleva dire per forza meno energia persa. Alette sintetiche di misura simile alle penne da cinque pollici perdevano un po' di più, il 4,88 per cento, ma con velocità più costanti da un tiro all'altro. In un'altra prova, con aste e punte uguali e un tiro per freccia, le penne da caccia non rifilate frenavano circa tre volte più di quelle paraboliche.
Sono dati utili per l'ordine di grandezza, ma per decidere fra penne e alette su una freccia in carbonio da settanta metri non bastano: nessuno studio del registro ha fatto quel confronto con archi e frecce da gara.
Spin Wing, Gas Pro e le altre
Il confronto fra modelli commerciali è la parte più utile per chi deve comprare, ed è anche la più fragile. Le Spin Wing e le Gas Pro sono state provate una accanto all'altra con la stessa freccia A/C/E dallo stesso gruppo giapponese, e i lavori non concordano. In uno, in galleria, con le Gas Pro la freccia non ruotava e lo strato d'aria restava attaccato fino alla velocità massima provata, mentre con le Spin Wing la freccia girava e lo strato diventava turbolento. Nell'altro, in volo libero, erano le Spin Wing a tenere più piccolo l'angolo della freccia e a farlo oscillare più in fretta, cioè a stabilizzare meglio, e le Gas Pro a farla girare di più, con un parametro di rotazione di 0,039 contro 0,029. Che il tipo di aletta cambi quanto in fretta la freccia gira su se stessa lo dicono tutte e due le prove, ma su quale delle due la faccia girare di più non concordano: in galleria le Spin Wing, in volo libero le Gas Pro.
Il confronto più largo viene da un lavoro presentato a un convegno giapponese: un modello di freccia rilasciato da quarantacinque gradi d'inclinazione in una galleria a 20 metri al secondo, con otto alette commerciali e trentadue prototipi. Le Spin Wing, che l'autore indica come l'aletta più usata al mondo, riportavano la freccia a zero in 0,934 secondi, contro 1,283 di un'aletta commerciale dal tempo nella media, e fra i prototipi le superfici più ampie si stabilizzavano prima. C'è però un risultato che va contro un'idea molto diffusa in campo: le Spin Wing facevano girare la freccia meno di molte altre alette commerciali, e in generale le alette che la facevano girare di più non erano quelle che la raddrizzavano prima. Anche qui i limiti pesano, perché mancano i test statistici, la prova usa un modello da dieci centimetri invece di una freccia intera e 20 metri al secondo sono circa un terzo della velocità di una freccia in volo.
Inclinazione e rotazione
Una freccia impennata gira su se stessa, e gira più in fretta quanto più vola veloce: in galleria e in volo la velocità di rotazione cresce in proporzione a quella di volo, e la forma della punta non c'entra. Per ordine di grandezza, una freccia da arco compie circa sessanta giri al secondo. Le misure vengono tutte dallo stesso gruppo giapponese.
Nei calcoli, quanto in fretta la freccia prende giri dipende dall'angolo con cui sono montate le alette, e qui il registro è più prudente, perché il legame per cui più le alette sono inclinate, più in fretta la freccia prende giri è stato quasi solo calcolato. Con poco meno di mezzo grado una freccia da compound compie un giro ogni 2,12 metri, e su una X7 con alette Diamond da 235 il modello dà 8,4 giri nei primi venticinque metri a 0,9 gradi e 19,6 a 2,1 gradi. La rotazione è stata misurata a un angolo solo, quindi per ora resta un risultato di calcolo.
Il dato che interessa davvero a chi impenna, cioè se l'inclinazione stringa il gruppo, viene da due prove dello stesso ricercatore, con un compound montato su una macchina. Nella prima, a trenta metri, il gruppo con le alette inclinate di circa un quarto di grado era meno della metà di quello con le alette dritte, ma il lavoro non riporta né il numero di frecce né i valori. Nella seconda, a venticinque metri con quattro X7 tirate più volte ciascuna, il gruppo delle aste più dritte passava da 39 millimetri con le alette a zero gradi a 27 con 0,9 gradi e a 20 con 2,1.
Che montare le alette leggermente inclinate stringa il gruppo è quindi riportato, ma con un compound in macchina e a distanze corte; con un ricurvo, un rilascio con le dita e settanta metri non l'ha provato nessuno. Gli autori lo spiegano con la rotazione, che distribuisce in tutte le direzioni la spinta laterale dovuta alle piccole imperfezioni dell'asta invece di lasciarla sempre dalla stessa parte, e indicano fra uno e due gradi come angolo sufficiente, con due come il massimo che un'aletta tipica regge sull'asta.
Il verso in cui si incollano
Resta la domanda sul verso, che in campo ha due significati. Il primo riguarda la posizione dell'aletta guida rispetto all'asta: c'è chi cerca il lato più rigido e impenna tutte le frecce con lo stesso orientamento, e c'è chi, più spesso, impenna prendendo l'etichetta come riferimento. Su questo c'è una prova sola, del 2025, e il suo risultato va in una direzione precisa. Un gruppo francese ha misurato su un banco automatico come cambia la rigidità tutto intorno a sessanta aste X10 di spine 325, le ha impennate registrando l'angolo fra l'aletta di riferimento e il punto più rigido, e le ha tirate con una macchina a settanta metri al chiuso, in cinque sessioni e in ordine casuale. Quell'angolo non è entrato in nessuno dei modelli che prevedevano dove cadeva la freccia, che dipendeva invece dalla massa, dallo spine medio e dal modo in cui la rigidità cambia intorno all'asta. Nel registro l'affermazione è scritta nella direzione del risultato: la posizione delle alette rispetto al lato più rigido dell'asta non cambia il punto d'impatto.
Lo stesso studio spiega perché impennare sull'etichetta non orienta niente: l'etichetta è stampata a caso rispetto all'asse rigido, per cui l'angolo che ne risulta si distribuisce in modo uniforme intorno all'asta. I limiti sono quelli di una prova sola, con un arco, un assetto, una delle categorie di spine più rigide e una macchina che toglie di mezzo il rilascio dell'arciere. Gli autori lasciano aperta proprio la domanda più pratica, cioè se girare la cocca di 120 gradi, come si fa con una freccia che esce dal gruppo, sposti davvero il colpo.
Il secondo significato è il verso dell'elica, a destra o a sinistra, e qui il registro ha soltanto una segnalazione. Una rassegna del 2019 riferisce un lavoro non ancora pubblicato secondo cui certe aste escono dall'arco già ruotando, e le alette andrebbero montate nel verso di quella rotazione, perché se la contrastano la rotazione prima rallenta e poi si inverte. La rassegna non dice quali aste, quanti giri né con quale effetto sul gruppo, e non riporta né dati né metodo: senza lo studio originale, per il registro la domanda resta non studiata, e la segnalazione va letta come una cosa da verificare, non come un'indicazione per l'impennaggio. Nel registro non c'è uno studio che confronti elica destra e sinistra sul gruppo.
Dove si ferma la ricerca
Messo tutto insieme, il quadro ha una forma precisa. Quello che le alette fanno all'aria è misurato con cura: più superficie vuol dire più richiamo e più resistenza, l'inclinazione fa girare la freccia (anche se il legame fra angolo e giri, per ora, è soprattutto calcolato), il tipo di aletta cambia la rotazione e la velocità con cui la freccia si raddrizza. Manca il passaggio al bersaglio, perché nessuno ha messo due alette diverse sulle stesse frecce, tirate da arcieri, contando i punti o misurando i gruppi. Quasi tutte le prove in galleria vengono poi dalla stessa galleria giapponese, e alcune girano a un terzo della velocità di una freccia in volo o a numeri di Reynolds più bassi di quelli reali.
C'è anche un risultato che invita a non dare per scontato il collegamento fra volo e gruppo. L'unica prova diretta su quanto conti l'ondeggiamento ha preso una freccia da compound tirata in macchina, prima con un certo ondeggiamento laterale e poi con l'ondeggiamento dimezzato, e a trentacinque metri il gruppo era lo stesso, entro la precisione della macchina. L'affermazione che una freccia che ondeggia meno in volo raggruppa più stretto è quindi contraddetta, da un solo studio e con una condizione posta dall'autore stesso: l'ondeggiamento non guasta finché resta uguale da un tiro all'altro. Con un ricurvo, un rilascio con le dita e settanta metri la prova non è stata fatta.
Che cosa vuol dire sulla linea di tiro
Con questi dati la scelta delle alette resta un compromesso, e i numeri servono a vederlo con chiarezza. Un'aletta più grande riallinea la freccia più in fretta e la frena di più, un'aletta più piccola fa il contrario, e fra due alette da gara di dimensioni vicine, tirate da un'arciera, la resistenza misurata è risultata la stessa. Sulla velocità d'uscita le alette contano poco, quindi non è lì che conviene cercare metri al secondo: conta di più quanta velocità la freccia conserva lungo il volo.
Il fatto che l'orientamento rispetto al lato rigido non abbia mostrato effetti non rende indifferente la cura del montaggio: in una delle prove sulla velocità, incollando la stessa aletta a distanze diverse dalla cocca, la velocità media restava la stessa ma la sua dispersione cresceva un poco, e con le stesse alette, rimontate ogni volta che si danneggiavano, il parametro di rotazione andava da 0,028 a 0,033 fra una serie di prove e l'altra.
Il modo più diretto di decidere resta la prova sulle proprie frecce: le stesse aste impennate in due modi, alla propria distanza, tirate in alternanza e in numero sufficiente, con gli impatti segnati su un foglio di plotting. Una prova così non ha il rigore di una galleria del vento, ma risponde alla domanda che la galleria lascia aperta, cioè che cosa succede alle tue frecce con il tuo arco e il tuo rilascio.