Perché gli aerei vibrano al decollo?

La corsa di decollo porta un aereo di linea, in circa quaranta secondi, dall'arresto a circa 270 km/h (145 kt), e per quasi tutto questo tempo l'aereo è un veicolo da 200 tonnellate su pneumatici di gomma con un carrello molto rigido. Le piste non sono lisce. Le lastre di cemento si incontrano ogni pochi metri in giunti di dilatazione, molte superfici hanno solcature trasversali per drenare l'acqua, e le luci della linea centrale sporgono rispetto alla pavimentazione. Il carrello anteriore incontra prima ciascuna di queste irregolarità, un istante dopo segue il carrello principale, e gli urti si propagano direttamente nella fusoliera. A basse velocità, l'effetto è un sobbalzo ritmico; con l'aumentare della velocità, la frequenza entra nel campo in cui i pannelli della cabina, le cappelliere e gli schienali entrano in risonanza, e il viaggio diventa un tremore continuo. I passeggeri che hanno vissuto un decollo liscio su una pista appena asfaltata e uno ruvido su una pista di cemento più vecchia conoscono la differenza che fa la pavimentazione.

Sotto, i motori aggiungono la propria firma. Con la spinta di decollo, le ventole girano, a seconda del motore, a circa 2.500-5.000 rpm, e tutta la gondola trasmette un ronzio profondo attraverso il pilone e l'ala. L'ala stessa è nella sua configurazione meno pulita, con slat e flap estesi per generare portanza a basse velocità; l'aria che scorre sui bordi dei flap e attraverso le fessure genera turbolenza che li fa vibrare e produce un rombo sordo, percepibile nei sedili dietro l'ala. I pneumatici, che ruotano a più di 1.000 rpm e presentano un certo squilibrio, oltre al carrello anteriore, che in alcuni modelli può sviluppare uno shimmy, aggiungono componenti a frequenza più alta. Tutto ciò raggiunge il massimo negli ultimi secondi prima della rotazione, quando la velocità è più alta e le ruote sostengono ancora la maggior parte del peso.

Nel momento in cui il carrello principale lascia il suolo, l'influenza della pista scompare, e l'aereo diventa un corpo che galleggia in un fluido che smorza le vibrazioni invece di trasmetterle. Il carrello viene retratto, flap e slat vengono ritirati progressivamente con l'aumentare della velocità, e i motori vengono riportati alla spinta di salita entro uno o due minuti. Ciò che resta è un livello di vibrazione molto più basso, dovuto ai motori e allo strato limite, in gran parte filtrato dalla struttura alare e dal montaggio della cabina. Nessuno dei tremori del decollo è segno di un problema: la certificazione richiede che la struttura della cellula resista a carichi ben superiori a quelli che una pista irregolare può generare, e il carrello è progettato per assorbire, a ogni volo, un atterraggio con una velocità di affondamento di 3 m/s (10 ft/s). Una vibrazione che persiste dopo la retrazione del carrello, o che cambia improvvisamente carattere, è ciò che gli equipaggi sono addestrati a notare; il normale tremore della corsa di decollo indica semplicemente come è la pavimentazione.