Condensation clouds & bang supersonici

Spesso chi guarda le foto che ho scattato ad Axalp mi chiede se le nuvole di condensazione che circondano i velivoli in manovra siano la manifestazione del “bang sonico” o di qualche altro fenomeno legato al volo in regime transonico. In realtà ciò che appare nelle foto fatte a 2.300 metri di altezza non è altro che l’effetto della rapida depressione sulle superfici di volo che porta il vapor acqueo dell’aria alla temperatura di condensazione. Si tratta di un fenomeno piuttosto frequente nelle manovre ad alto numero di G, durante le quali la depressione sul dorso alare aumenta notevolmente (come pure la portanza) , e che può essere osservato anche a livello del mare, a temperature dell’aria piuttosto calde, in condizioni di particolare umidità (come a Pratica di Mare il 17 settembre 2006) .

Tutt’altra cosa sono le nubi di forma conica che si generano attorno ai velivoli in volo a velocità prossime a quella del suono. Attenzione, non si tratta di manifestazioni visive del cosiddetto bang sonico o del “superamento della barriera del suono”. Più semplicemente, si verifica che anche in volo livellato in regime transonico (quindi per velocità intorno a Mach 1.0) una qualsiasi convessità del velivolo (il canopy, le prese d’aria, ecc.) causa una rapida diminuzione della temperatura e della pressione e la conseguente creazione della nube. La variazione di temperatura dovuta alla perturbazione del flusso prende il nome di Singolarità di Prandtl-Glauert. La particolare forma della nube associata alla singolarità è dovuta al fatto che in corrispondenza della perturbazione, il flusso può raggiungere velocità supersoniche ed essere associato quindi ad un’onda d’urto che si verifica allorché i filetti fluidi decelerano e la temperatura si alza rapidamente. Ed è proprio lo shock, dovuto ad un brusco “salto” da una zona caratterizzata da bassa pressione, bassa temperatura e flusso supersonico ad una ad alta pressione, alta temperatura e velocità subsonica che viene percepito dal nostro cervello come un “bang”. In realtà, onde sfatare qualsiasi falso mito, è il caso di ricordare che il “bang supersonico” non ha niente a che vedere con il superamento della velocità del suono: si percepisce ogni qual volta un velivolo GIA’ in volo supersonico passa abbastanza vicino alle nostre teste da essere ascoltato. Il suono arriva improvviso a causa della velocità dell’aereo (che lo precede).
Un esempio di nube dovuta alla singolarità di Prandtl-Glauert è disponibile sul sito dalla US Navy (U.S. Navy photo by Ensign John Gay):