Aerodinamica della freccia in galleria: Long 2014

Lo studio ha messo quattro frecce commerciali in una galleria ad acqua e un modello di freccia in galleria del vento, per vedere come scorre il fluido attorno a punta e alette e quanta portanza e quale momento di beccheggio nascono quando la freccia non è allineata al flusso. In acqua il flusso attorno alla punta restava aderente fino a 6 gradi di inclinazione, in un senso e nell'altro, e si staccava da 9 gradi in su; uno dei quattro modelli, indicato come E1912, aveva la punta più regolare. Le alette elicoidali in plastica davano un flusso più ordinato di quelle piatte e dritte, che si staccava già con la freccia allineata.

In galleria del vento la portanza cresceva con l'angolo e il momento di beccheggio restava negativo fra 0 e 16 gradi: la freccia tendeva cioè a riallinearsi al flusso. Con la freccia allineata, cambiare la velocità del vento non modificava i coefficienti. Cambiare la punta non li modificava oltre la ripetibilità della misura, mentre la presenza delle alette e il loro angolo li cambiavano in modo netto. I valori massimi misurati sul modello sono 1,65 newton di portanza e 0,49 newton metro di momento.

Le prove sono state fatte in un istituto cinese di aerodinamica a bassa velocità. Nella galleria ad acqua, con una sezione di prova di 0,4 per 0,4 metri e acqua a 0,1 m/s, le quattro frecce erano fissate per la coda e inclinate a mano; un colorante uscito da tubicini davanti alla punta e poi davanti alle alette mostrava il flusso, ripreso con una videocamera e una fotocamera. Il numero di Reynolds calcolato sul diametro delle aste era fra 700 e 980.

In galleria del vento, a 30 m/s, è stato usato un modello in scala 2:1 con punta, asta, alette e cocca, sospeso al centro della camera di prova con il baricentro sul centro della bilancia; il Reynolds sul diametro dell'asta era 24.800. Siccome i carichi erano piccoli, è stata usata una bilancia a tre componenti già disponibile invece di una costruita apposta. I dati sono stati raccolti a 100 Hz per 5 secondi e riportati come media e deviazione standard.

L'articolo è di cinque pagine, senza figure né tabelle: i risultati sono riassunti a parole, con pochissimi numeri. Il metodo dice che in galleria del vento l'angolo andava da 0 a 6 gradi a passi di 2 e che il vento era a 30 m/s, mentre i risultati parlano di angoli fino a 16 gradi e di più velocità. Le quattro frecce sono indicate con sigle che non si possono ricondurre con certezza a prodotti noti, e non si dice quali alette avesse ciascuna né come sia stato costruito il modello. In acqua il Reynolds è decine di volte più basso di quello di una freccia in volo, e in entrambe le gallerie la freccia era ferma, senza la rotazione e la flessione del volo; il riassunto cita un effetto del rollio sulla portanza che nel testo non compare. Non c'è nessuna prova di tiro. La rivista è segnalata nel registro per criteri editoriali dubbi.

Per chi tira lo studio aggiunge poco: conferma che una freccia in volo tende a riallinearsi da sola e che sono le alette, più della punta, a darle questa stabilità. È coerente con quanto mostrano lavori più solidi, ma i dati pubblicati non bastano per confrontare alette o punte e scegliere fra prodotti. La preferenza degli autori per le alette elicoidali viene dall'aspetto del colorante in acqua a bassissima velocità, non da misure di volo, di resistenza o di precisione.