Il dottor Iscold ha sfidato la gravità, il tempo nel Red Bull Plane Swap

Cosa puoi fare in 45 secondi? Potresti fare paracadutismo tra due aerei che si trovano in picchiata verticale di 140 mph, riprendere il controllo ed evitare l’arresto definitivo piuttosto finale alla fine?

Questa è la premessa di Plane Swap , l’ultima e forse la più folle impresa mondiale del team di aviazione della Red Bull Air Force, e 45 secondi sono davvero la quantità di tempo che i piloti hanno per farlo. Sembra impossibile, quindi Digital Trends ha parlato con il dottor Paulo Iscold , l’ingegnere incaricato di modificare l’aereo che verrà utilizzato nell’impresa, per trasformarla in realtà.

Rallentare, non accelerare

“È una sfida piuttosto difficile”, ha detto il dottor Iscold, in quello che sembrava un eufemismo serio, prima di continuare con una risata. “Quando Luke [Aikins, il pilota della Red Bull Air Force che ha ideato il concetto di Plane Swap] mi ha posto il problema davanti, ho pensato, ‘Che diavolo stiamo facendo qui?’”

Iscold è esattamente il tipo di persona che desideri in questo tipo di progetto. Non solo ha un dottorato in ingegneria meccanica, ma ha progettato e costruito aeroplani dal 2001. La sua ovvia esperienza ha brillato durante la nostra conversazione, così come il suo entusiasmo per Plane Swap e l’aviazione in generale. Tuttavia, questo è molto diverso da quello che ha fatto prima.

“Il mio background è nelle corse di aeroplani e nel battere i record, ma questo è l’opposto, riguarda il modo in cui rallentiamo l’aereo. Dal punto di vista aerodinamico, è stata una sfida. Quando vedi il quadro generale, sono due persone che si scambiano aeroplani durante il volo e questo è molto spaventoso. Ma non vediamo quel quadro d’insieme, vediamo i piccoli pezzi che ci permettono di arrivarci. Ecco cos’è questo progetto, è come fare in modo che questa cosa pazza non sia pazza”.

Ci sono due sfide ingegneristiche principali che spiccano tra tutti quei piccoli pezzi: lo sviluppo e il montaggio di uno speciale freno di velocità e un sistema di pilota automatico personalizzato. Sono stati questi aspetti che abbiamo esplorato durante la nostra conversazione.

Fare il freno di velocità

“Quando abbiamo parlato per la prima volta ho pensato che il freno di velocità sarebbe stato molto più piccolo di quello che abbiamo, e stavo pensando che sarebbe stato sulla vela come un aliante”, ha spiegato Iscold, prima di sorridere e aggiungere: “Questo è probabilmente il motivo per cui ho detto di fare it, perché pensavo fosse semplice, poi ho scoperto che non lo era!”

Gli aerei utilizzati sono due Cessna 182 e il freno di velocità è essenziale affinché gli aerei abbiano una picchiata controllata, non solo per mantenere la velocità target di 140 mph, ma anche per stabilità. Nonostante la velocità e i freni ad aria compressa siano comunemente usati nell’aviazione, che vanno dagli aerei che atterrano su portaerei al lato di un razzo SpaceX quando sta per atterrare, qui è un territorio inesplorato.

“È almeno cinque volte più grande [di quello che pensavo avrebbe dovuto essere]”, ha spiegato. “Pensavo che sarebbe stato quattro piedi per 12 pollici sopra le ali, e ora è 6 piedi per 5 piedi e sul ventre dell’aereo. È attaccato al carrello di atterraggio e a un altro punto duro davanti alla fusoliera e utilizza attuatori idraulici per funzionare”.

Sebbene sia un grande pezzo aggiuntivo aggiunto all’aereo, è stato sapientemente integrato nel corpo. “È una modifica molto pulita all’aereo, il carrello di atterraggio funziona normalmente e non abbiamo bisogno di tagliare o praticare fori. Si aggancia semplicemente ad esso con un punto di montaggio e in 30 minuti l’intera sezione potrebbe essere rimossa e l’aereo sarebbe tornato allo standard”.

Tecnologia F1

Il montaggio di una gigantesca struttura piatta sul fondo dell’aereo ha creato alcune sfide aggiuntive. Iscold ha risolto il problema del buffeting aggiungendo dei fori al freno di velocità, che consente all’aria di attraversarlo e abbattere i vortici che minacciano la stabilità, ma un problema imprevisto ha richiesto un po’ più di lavoro. Ha spiegato che il freno di velocità è in realtà composto da quattro pezzi e durante i primi test di volo, indipendentemente dal numero di sezioni utilizzate, l’aereo non avrebbe superato un’immersione di 70 gradi e doveva essere di 90 gradi.

“Ci è voluto un po’ per capire cosa stava succedendo, anche con più voli di prova e simulazioni”, ha detto Iscold. Il team alla fine ha fatto una scoperta cruciale. “Il freno di velocità ha un’area di bassa pressione proprio dietro e fa girare il flusso d’aria. La coda dell’aereo è in quel flusso, e questo stava costringendo l’aereo a beccheggiare. I due si stavano litigando».

La soluzione si è rivelata semplice (se sei un ingegnere meccanico): “Abbiamo creato uno spazio tra la fusoliera e il freno di velocità, in modo che l’aria lo attraversi e quel getto d’aria protegge la coda dal flusso d’aria creato dal freno”.

Iscold lo ha paragonato a come funziona il Drag Reduction System (DRS) su una moderna vettura di Formula 1, dove una sezione dell’alettone posteriore si solleva per ridurre la resistenza. Su un’auto di F1, aumenta la velocità massima, ma sugli aerei Plane Swap, significa che è possibile ottenere un’immersione in picchiata di 90 gradi in modo sicuro e affidabile.

Pilota automatico da un razzo

Il freno di velocità è solo una parte di ciò che rende Plane Swap una sfida. Poiché ogni aeromobile sarà lasciato incustodito per un periodo di tempo, l’autopilota deve subentrare. Normalmente, l’autopilota di un aereo è preoccupato di mantenere l’aereo in piano, ma per Plane Swap, deve fare il contrario e mantenere una picchiata verticale. Iscold ha spiegato che un normale pilota automatico non è adatto, poiché tutti i suoi soliti punti di riferimento diventano privi di significato in quell’immersione a 90 gradi. La soluzione? “Siamo passati allo stesso sistema utilizzato dai razzi, poiché funzionano a 90 gradi”.

Una volta scelto il sistema, è stato necessario elaborare le strette tolleranze e l’estrema precisione necessarie per il successo del piano, a partire dalle differenze di velocità e dimensioni degli oggetti coinvolti. “I paracadutisti stanno cadendo verticalmente e possono spostarsi un po’ in avanti e di lato, ma non molto. Sono circa 10 miglia all’ora. Sono anche soggetti al vento e si sposteranno con esso. Tuttavia, in un aeroplano che scende dritto a 140 mph, se si cambia l’angolo di soli quattro gradi, sono già 10 mph sull’orizzontale. Quando il vento colpisce il paracadutista il livello della superficie è piccolo, ma quando colpisce l’ala dell’aereo è come una vela. Tutto questo significa che l’autopilota deve essere sempre entro tre gradi di inclinazione per rendere la traiettoria dell’aereo abbastanza stabile per i paracadutisti.

A questo punto, è anche importante ricordare che ci sono due aerei e due paracadutisti che devono far fronte a tutto questo. “Abbiamo un volo in formazione ed entrambi gli aerei devono volare insieme, quindi potresti pensare che la soluzione naturale sarebbe sincronizzare i due aerei”, ci ha detto Iscold. “Non lo stiamo facendo. Sono indipendenti. Li regoliamo in modo che si comportino allo stesso modo, e quando stiamo facendo l’immersione l’autopilota lavora per mantenere il beccheggio e la rotta corretti. Per evitare che si colpiscano tra loro si stanno tuffando su un percorso divergente di alcuni gradi, ma non lo vedrai ad occhio nudo”.

Complicazioni inaspettate

Poiché Plane Swap è un’impresa rivoluzionaria, non esiste un progetto per la progettazione dell’aereo o una serie stabilita di linee guida da seguire, e ciò significa che ci sono sempre problemi imprevisti da risolvere. Il giorno in cui abbiamo parlato con il dottor Iscold, la squadra stava combattendo con un aereo che si comportava in modo diverso dall’altro. È stata una sorpresa poiché entrambi gli aerei sono essenzialmente identici.

“L’aereo blu si tuffa dritto come un dardo a terra. È perfetto. L’aeroplano d’argento è un incubo e non segue mai correttamente”, ha rivelato Iscold, aggiungendo che entrambi gli aerei sono esattamente gli stessi, a parte una leggera differenza sulla coda.

“Abbiamo provato a cambiare alcune cose per replicare l’aereo blu, ma non ha aiutato”, ha continuato. “Il team ha cambiato le dimensioni del freno di velocità e abbiamo notato che se lo riducevamo un po’ l’aereo diventava più stabile. Sfortunatamente, questo rende l’aereo più veloce e diventa più difficile per i paracadutisti”.

Con un ulteriore esame, Iscold ha trovato il problema. “Sapevamo che un aereo aveva un baricentro leggermente diverso, e quello che succede è quando sei in verticale il freno di velocità è come un paracadute e vuoi che il baricentro sia dietro il paracadute, se è sopra non è stabile. Quindi stiamo giocando con questo e fa la differenza. È ovvio quando lo dico, ma poiché il progetto è così grande e complesso, ne abbiamo perso le tracce”.

L’aereo d’argento è stato il primo costruito, poi l’aereo blu è stato sviluppato per essere identico. Problemi come quello con il baricentro sono difficili da individuare, specialmente quando i test di volo sono logisticamente complessi, poiché è sempre richiesto un aeroporto sufficientemente grande, insieme ai paracadutisti e alle apparecchiature di prova, e la preoccupazione che se qualcosa dovesse andare storto, potrebbe significare perdere un aereo. Risolvere i problemi richiede tempo e Iscold ha affermato che è necessario un approccio costante e graduale per fare tutto bene.

45 secondi al successo

Ora la complessità del compito è chiara, torniamo a quel lasso di tempo di 45 secondi in cui i paracadutisti possono saltare da un aereo all’altro e riprendere il controllo.

“Tra l’immersione iniziale e il recupero, abbiamo 45 secondi”, ci ha detto il dottor Iscold, ma in realtà quel tempo diventa ancora più breve quando lo scomponi. “I paracadutisti devono azionare tutti i pulsanti e le maniglie prima di uscire [dall’aereo], quando perderanno circa cinque secondi e hanno bisogno di 10 secondi per il recupero”, ha continuato. “Quindi, hanno 30 secondi per eseguire la transizione”.

Quindi, in realtà sono solo 30 secondi per fare paracadutismo tra due aerei in rapida discesa. Tuttavia, anche se sembra troppo breve, il dottor Iscold non è preoccupato. “Ora [che] abbiamo fatto dei voli di prova, direi che c’è un sacco di tempo. Al punto che se sbagliano il primo, hanno abbastanza tempo per un secondo tentativo”.

L’ingegnosa ingegneria e la passione per spingere i limiti di ciò che è possibile con un aeroplano hanno improvvisamente fatto sembrare che 45 secondi fossero sufficienti, almeno per i due coraggiosi paracadutisti che intraprendono questa entusiasmante impresa.

Sarai in grado di vedere l’esito del duro lavoro del Dr. Iscold e del suo team quando il Red Bull Plane Swap si svolgerà domenica 24 aprile. Sarà trasmesso in live streaming esclusivamente su Hulu negli Stati Uniti alle 19:00 ET o alle 16:00 PT. e contemporaneamente su Red Bull TV a livello globale.