In aeronautica, latterraggio è la fase del volo in cui un aeroplano prende contatto con il suolo. Di solito gli aerei atterrano negli aeroporti, dove le piste sono appositamente progettate per rendere il più sicura possibile questa delicata fase. A seconda della superficie sulla quale si prende contatto, si usano altri termini specifici: quando si atterra su una portaerei si parla di appontaggio; quando invece si atterra sull'acqua si parla di ammaraggio; la stessa operazione effettuata sulla superficie della Luna si chiama allunaggio.
Descrizione Per atterrare bisogna perdere gradualmente velocità e quota, impostando una discesa ad angolo costante che conduce alla soglia della pista. Con i grandi aerei di linea, per poter mantenere velocità minori senza andare in stallo, occorre usare i flap. Qualche metro prima di toccare la pista, il pilota esegue la manovra di raccordo, cioè riduce gradualmente l'inclinazione della traiettoria tirando verso di sé la cloche fino a portare l'aereo quasi parallelo alla pista: per inerzia l'aereo percorre qualche metro orizzontalmente e tocca delicatamente la pista prima con il carrello di atterraggio posteriore e poi con il carrello anteriore. Sugli aerei più grandi, dopo l'atterraggio, vengono aperti gli spoiler o deflettori (talvolta erroneamente definiti freni aerodinamici o aerofreni) per diminuire la portanza delle ali, ottenere un'aderenza migliore con il suolo e rendere l'azione frenante più efficace; per rallentare in maniera ancora più efficace il velivolo, la direzione di spinta dei motori viene invertita ed infine vengono attivati i freni sulle ruote dei carrelli. Il peso dell'aereo fa sì che al contatto col suolo gli pneumatici lascino sottili strati di gomma sulla pista; questi sono rimossi periodicamente tramite idrosgommatura per evitare eccessivi accumuli di materiale.
La velocità di atterraggio dipende dalle certificazioni dei vari aerei, ma un aeromobile medio, come ad esempio un Boeing 737, atterra con una velocità di circa 130-140 nodi (circa 240–260 km/h), i piccoli monomotori con una velocità di circa 50-60 nodi (circa 90–100 km/h), gli alianti e gli ultraleggeri anche ad una velocità inferiore.
Negli ultimi modelli di aeroplani, grazie alle moderne tecnologie aeronautiche e al sistema di atterraggio strumentale (ILS, da Instrument Landing System), la fase di avvicinamento può essere completamente gestita dal pilota automatico senza che il pilota tocchi la cloche: questa pratica aumenta considerevolmente le condizioni di sicurezza in caso di scarsa visibilità dovuta al maltempo o alla nebbia. L'atterraggio, salvo in rari casi, viene però effettuato manualmente per questioni di sicurezza, in quanto il pilota sarebbe più reattivo del pilota automatico in caso di emergenze improvvise (wind shear, incursioni in pista, ecc.).
La manovra con cui un aeromobile interrompe un atterraggio, per esempio a causa un ostacolo sulla pista o per insufficiente spazio di arresto, e riprende quota, è chiamata riattaccata.
Teoria Nella fase di atterraggio le norme prevedono che il velivolo arrivi sulla soglia della pista con un'altezza minima di (), lungo una traiettoria rettilinea inclinata di −3° rispetto all'orizzonte, la quale rappresenta il radiosentiero definito dagli apparati di assistenza al volo; ad una quota intorno ai (il valore reale dipende molto dal tipo di velivolo) il pilota effettua la manovra di flare (in italiano raccordo, in gergo richiamata) durante la quale passa gradualmente dalla traiettoria di discesa alla traiettoria orizzontale. Infine il velivolo posa sulla pista il carrello principale prima ed il ruotino anteriore (o posteriore in caso di carrello biciclo) poi.
Vediamo a questo punto come viene schematizzata tale manovra per il calcolo degli spazi di pista necessari. Anche in questo caso, così come accade per il decollo, le norme dividono lo spazio in tre segmenti
cioè un segmento in volo (), un primo segmento a terra (, distanza di rotazione) che corrisponde alla fase in cui il velivolo, con il carrello principale già al suolo, porta a terra anche il carrello di prua, ed infine un terzo segmento () che corrisponde alla decelerazione del velivolo sulla pista. Per quanto riguarda la determinazione delle velocità e delle distanze, faremo dei ragionamenti di tipo energetico, che, senza entrare nel merito dell'accuratezza ottenuta, ci indicheranno quali parametri intervengano.
In corrispondenza dell'ostacolo critico, un ostacolo immaginario che ha un'altezza di 50 piedi, si assume che l'aeromobile abbia una velocità , detta velocità di avvicinamento, pari a
dove è la velocità di stallo calcolata in configurazione di atterraggio, cioè con carrello fuori e ipersostentatori completamente estesi. Nel momento in cui nel nostro schema il velivolo tocca terra, la velocità viene detta velocità di impatto e viene assunta pari a
.
L'energia associata all'aeromobile all'inizio del segmento (cioè nel punto A) è quindi
mentre l'energia associata al velivolo al termine del segmento (cioè nel punto B) è
e la variazione di energia per passare dal punto A al punto B sarà perciò
e sarà pari al lavoro
fatto da una forza che per ora chiamiamo, in modo molto generico, forza ritardatrice, nella quale al posto della distanza effettiva percorsa lungo la traiettoria, abbiamo considerato proprio poiché l'angolo di rampa è molto piccolo e quindi tali due distanze sono molto vicine tra loro. Dall'uguaglianza abbiamo dunque
.
Notiamo che la forza ritardatrice è, di fatto, la resistenza aerodinamica del velivolo, F = D, ed inoltre, tenendo sempre conto che l'angolo di rampa è piccolo, l'equazione di sostentamento, che deve sempre essere verificata, mostra W ≈ P; dalla precedente abbiamo quindi
(dove E è detta efficienza aerodinamica, pari al rapporto tra portanza aerodinamica e resistenza aerodinamica) e questa è la relazione che ci permette di esprimere in forma approssimata la lunghezza del primo segmento. L'elemento più interessante che deriva dalla precedente risiede nel fatto che in questa compare l'efficienza aerodinamica. Osserviamo come tanto maggiore è E e tanto più grande è lo spazio impiegato in questa fase; fisicamente ciò è spiegabile tenendo conto che l'efficienza aerodinamica può essere vista dal punto di vista fisico come l'inverso di un coefficiente di attrito poiché in questa fase del volo il problema principale è quello di dissipare energia, è immediato che tanto più la configurazione è poco efficiente, dal punto di vista aerodinamico, e tanto minore sarà lo spazio richiesto per dissipare l'energia che il velivolo possiede nel momento in cui inizia la manovra di atterraggio. Per questo motivo è piuttosto importante che in questa fase gli ipersostentatori siano estratti alle massime angolazioni; ciò infatti non solo produrrà un aumento notevole del coefficiente di portanza massimo, il quale consente di ridurre le velocità che intervengono nella manovra, ma determinerà anche un notevole aumento del coefficiente di resistenza che consente di minimizzare lo spazio impiegato.
Per quanto riguarda la fase di rotazione, lo spazio impiegato viene calcolato come
mentre per il terzo segmento, quello a terra con tutti i carrelli, troviamo (si veda la parte relativa al decollo)
dove
.
Analizziamo i vari termini dell'equazione precedente. Per quanto riguarda la spinta, possiamo porre T ≤ 0, valori negativi della spinta si ottengono mediante i sistemi di inversione, quali inversori di spinta (in inglese thrust reversal), accessori del motore, solitamente posizionati nella parte posteriore della gondola, la quale viene ruotata in modo tale che il getto venga indirizzato in avanti ed eserciti così un'azione frenante, la quale, in termini di spinta inversa, può arrivare fino al 20 - 30% della spinta massima erogata dal motore. Troviamo alcuni di questi sistemi anche su velivoli militari, come ad esempio il Tornado; sui velivoli più recenti con motori ad alto rapporto di diluizione, per motivi legati alle prestazioni dei sistemi meccanici abbastanza complessi che intervengono in questo tipo di applicazioni, i sistemi di inversione funzionano in modo da agire solo sulla parte fredda del flusso, per questo motivo l'efficacia ne è notevolmente ridotta.
Per quanto riguarda invece il termine sappiamo che nei casi di pista asciutta il valore del coefficiente μ è intorno a 0,5; possiamo però intervenire sulla differenza W − L: tanto più questa differenza è alta e tanto più efficace sarà l'azione frenante: a tale scopo vengono usati i deflettori: i deflettori possono essere azionati dal pilota oppure automaticamente non appena dei sensori posti sui carrelli registrano il peso dell'apparecchio gravante sui carrelli stessi; gli angoli di cui vengono ruotati i deflettori arrivano quasi a 90°.
L'effetto non è unicamente quello di un aerofreno (è comprensibile vi sia un notevole aumento della resistenza), bensì anche quello di produrre la separazione del flusso su una parte molto estesa della superficie alare: in tal modo la portanza si riduce notevolmente ed il carrello risulta in tal modo più caricato, rendendo così più efficace l'azione frenante sulle ruote.
Tecnica di atterraggio
Durante l'atterraggio, ci sono fasi importanti che sono comuni sia per un aereo da turismo che per un più grande aereo di linea.
Una delle prime operazioni da fare durante la discesa dell'aereo verso la pista, quando si trova già nella posizione di avvicinamento finale, è l'estensione dei flap e degli spoiler, che consentono, modificando l'aspetto aerodinamico dell'ala, un aumento di portanza e soprattutto di resistenza, consentendo all'aereo di scendere lungo una stessa traiettoria a una minore velocità. Successivamente occorre estrarre il carrello di atterraggio, per gli aerei che sono provvisti di un carrello retrattile, e attivare le luci di atterraggio.
L'aereo scende così verso terra a una velocità che il pilota deve mantenere il più possibile vicina alla cosiddetta velocità di riferimento Vref per l'avvicinamento. Se l'aeroporto ne è dotato e se la visibilità è sufficiente, il pilota adotta un angolo di discesa basandosi sulle indicazioni di sistemi luminosi di avvicinamento installati ai lati delle pista quali il PAPI o il VASI, per controllare la quota, quest'ultimo utilizzato meno frequentemente e prevalentemente in piccoli aeroporti. Quando il velivolo si trova a circa 10 metri dalla pista, il pilota automatico attiva la manovra "retard"Lett. "allenta" o "ritarda" o "rallenta". Nel gergo aereonatico equivale a "tira indietro la manetta". per addolcire il contatto con la pista: la potenza dei motori viene quindi ridotta al minimo e il muso inclinato di 7 gradi, effettuando il cosiddetto touch down con il carrello posteriore nel caso di aerei tricicli, poiché quello anteriore tocca terra soltanto secondariamente. Nel caso di aerei bicicli il touch down è meno apprezzabile, in quanto essa ha il solo scopo di addolcire l'impatto con il suolo e il velivolo tocca terra prima con il carrello anteriore, essendo esso quello principale e non con quello posteriore, che è costituito solamente da un piccolo ruotino di coda.