Perché le punte delle ali degli aerei si curvano verso l'alto?

Un'ala genera portanza perché la pressione sotto di essa è maggiore di quella sopra. Lungo tutta l'ala, eccetto esattamente all'estremità, questa differenza resta ordinata; ma all'estremità l'aria trova una scorciatoia e gira dalla parte inferiore a quella superiore. Il risultato è un vortice a forma di cono che si stacca da ogni estremità e si estende per chilometri dietro l'aereo. Questi vortici sono il motivo della distanza minima obbligatoria tra aerei in avvicinamento, e nei giorni umidi sono le due strisce bianche che si staccano dalle estremità alari al decollo.

Per l'aereo, questo vortice è denaro bruciato. Introducendo una componente diretta verso il basso nel flusso che raggiunge l'ala, inclina il vettore di portanza all'indietro e genera resistenza indotta, che in crociera rappresenta circa un terzo della resistenza totale e aumenta fortemente a basse velocità e alto peso. Tutta l'energia che alimenta questi vortici proviene dal carburante.

Un dispositivo di estremità alare agisce come una barriera aerodinamica che rende più difficile per l'aria girare, spingendo il nucleo del vortice verso l'esterno e verso l'alto, dove si dissipa. La superficie verticale lavora anche nel flusso già deviato e genera una propria forza con una componente diretta verso avanti: letteralmente una piccola spinta.

L'idea moderna è attribuita a Richard Whitcomb, del centro Langley della NASA, che nella seconda metà degli anni '70 pubblicò gli studi che trasformarono le alette di estremità in una tecnologia applicabile agli aerei di linea. Da allora le varianti si sono moltiplicate: le alette divise su e giù del McDonnell Douglas MD-11, i classici winglet angolati del Boeing 747-400, i blended winglet curvati in modo continuo di molti Boeing 737, gli sharklet di Airbus, le doppie alette split-scimitar, o le punte curve pieghevoli del Boeing 777X, che si ripiegano a terra affinché l'aereo rientri nelle dimensioni esistenti dei gate.

Un winglet non è gratuito: aumenta il peso, amplia la superficie esposta al flusso (e quindi la resistenza parassita) e sollecita maggiormente la struttura alare, il che talvolta richiede una centina principale rinforzata. Per questo il suo beneficio dipende dalla missione. Sulle lunghe distanze, dove la resistenza indotta pesa molto nell'arco di ore, i produttori indicano tipicamente risparmi di carburante dal 3% al 5%. In operazioni con tratte molto brevi, con più tempo in salita e meno in crociera, il bilancio è più stretto.

Esiste un'alternativa altrettanto valida: allungare semplicemente l'ala. Aerodinamicamente è anche più efficiente, poiché il parametro decisivo è l'allungamento alare (aspect ratio). Il problema è pratico: l'apertura alare è limitata dalle categorie di gate e vie di rullaggio degli aeroporti. Il winglet è in fondo un modo per guadagnare allungamento effettivo crescendo verso l'alto quando non si può crescere lateralmente; l'ala ripiegabile del 777X è la risposta opposta allo stesso problema.

Non tutti gli aerei li hanno. Il Boeing 787 e l'Airbus A350 utilizzano ali ad alto allungamento con punte affilate, curvate continuamente verso l'alto, integrate nel progetto dall'inizio, il che rende superflua un'aletta aggiuntiva.