Pubblicato il 08/04/2024

E6-B/CR-3 Circular Flight Computer: tutti i segreti del regolo aeronautico

E6-B/CR-3 Circular Flight Computer: tutti i segreti del regolo aeronautico

Non so tu, ma a me il regolo aeronautico, conosciuto anche come Circular Flight Computer, suscita sempre enorme stupore: mi sembra impossibile che con un paio di dischi che girano si possano fare decine e decine di calcoli aeronautici.
Il fatto che in pochi secondi si ottengano delle informazioni che in alternativa richiederebbero una calcolatrice scientifica mi sembra “magico”.

Lo so, è uno strumento odiatissimo perché ci hanno obbligato ad usarlo durante gli esami teorici di volo e ci hanno proibito di usare una calcolatrice scientifica.
L’ho odiato anche io, lo ammetto.

Proverò in questo articolo a riabilitarlo ai tuoi occhi, mostrandoti con quale semplicità sia in grado di essere una fonte inesauribile di dati… e senza consumare alcuna batteria.
Se hai ancora dei dubbi e pensi che non riuscirò a convincerti, sappi che lo usava, anzi lo userà anche lui…

Mr. Spock

E se non ti basta, sempre in tema di astronavi (vere questa volta), il regolo aeronautico è stato utilizzato anche dagli astronauti nelle missioni Apollo.

Preparati perché ti svelerò un paio di segreti che forse non conoscevi.
A me hanno lasciato a bocca aperta.

Chi ha inventato il regolo aeronautico?

L'E-6B fu sviluppato negli Stati Uniti dal tenente navale Philip Dalton (1903-1941) alla fine degli anni '30.

Philip Dalton

Laureato alla Cornell University, durante la Prima Guerra Mondiale, mentre il fratello maggiore era in aviazione, Dalton si dedicò all'artiglieria da campo.
Poiché la sua mente geniale non poteva limitarsi a sparare proiettili con i cannoni, già allora iniziò a pensare a come manipolare l'artiglieria più velocemente e con maggiore precisione.

Dopo la guerra, nel 1925 conseguì un master in fisica presso l'Università di Princeton e l'anno successivo conseguì un dottorato presso l'Università di Harvard.
Successivamente imparò a pilotare unendosi alla Naval Aviation e nel 1931 iniziò a essere di stanza nel distaccamento di ricognizione dell'incrociatore North Cape Town.

Nonostante esistessero già i radioaiuti, i ricognitori dovendo mantenere il silenzio radio non potevano usufruirne. Si volava quindi a vista basandosi solamente sui riferimenti del terreno.
Il metodo però falliva clamorosamente quando si doveva volare su aree desertiche o sul mare.
Ecco quindi la necessità di usare il dead reckoning o navigazione stimata come la chiamiamo noi italiani.
Il problema del dead reckoning è che il vento, la temperatura e l’altitudine possono comprometterne sensibilmente la precisione.

Fu proprio per questo, durate il periodo in cui era impiegato come ricognitore, che a Dalton gli si accese la lampadina e partorì l’idea del primo regolo aeronautico.
Tenendo in considerazione che mentre si pilota, una mano va tenuta sulla cloche e se ne ha una sola libera, Dalton inventa e poi brevetta nel 1938 il Mark VII, l’antesignano di quello che noi oggi conosciamo come E6-B.
Per avere l’E-6B, sempre opera dell’ingegno di Dalton, dovremo aspettare la Seconda Guerra Mondiale.
Nel 1940 l’U.S. Army arrivò a produrne addirittura 400.000.

Philip Dalton sfortunatamente muore a 38 anni, alle ore 13 del 24 luglio 1941 durante un volo di scuola a causa di un’entrata accidentale in vite.

Perché si chiama E6-B?

Non c’è un vero e proprio motivo per cui il regolo aeronautico si chiami E6-B, deriva semplicemente dal sistema usato per inventariare le scorte dell’esercito.
I pantaloni da aviatore erano ad esempio gli E-1.
Insomma era rimasto libero il codice E-6, la B gli venne appiccicata in seguito con il significato di versione 2.0.

Negli anni a venire il suo socio, il capitano Philip Van Horn Weems, creò varie versioni migliorate dello strumento, ma si decise per ragioni di marketing, visto che c’erano già migliaia di aviatori che lo utilizzavano, di lasciare il nome originale.
Anzi ci fu solo una leggera modifica, non so se te ne sei accorto, ma da E-6B venne rinominato E6-B (cambia la posizione del trattino).

Philip Van Horn Weems

Autore: US Navy
Ringraziamenti: Official U. S. Navy Photograph via Smithsonian National Air and Space Museum

Le varie versioni di regolo aeronautico

Ad oggi esistono varie versioni simili di regolo aeronautico.
Il più diffuso è il compatto Jeppesen CR-3, evoluzione dell’idea originale del pilota della Luftwaffe Siegfried Knemeyer, che lo concepì nel 1936.

Siegfried Knemeyer

Quello che spesso troviamo nei nostri corsi di volo è l’ASA E6-B, che ha il nome del regolo di Philip Dalton, ma è in realtà una versione di mezzo tra l'E6-B e il Jeppesen CR-3.

Mi rendo conto che tutto ciò può generare un bel po’ di confusione, ma a parte la sezione dedicata ai calcoli del vento, per il resto sono abbastanza simili.

Nel prosieguo dell’articolo useremo l’ASA E6-B per eseguire i vari calcoli.
Vediamo quali segreti nasconde questo incredibile strumento.
Scommetto che riuscirò a stupirti.

Cosa si può calcolare con il lato B dell’E6-B

Iniziamo da quello che io chiamo il lato B del regolo aeronautico, che è quello più “semplice”.

Sto parlando del lato usato per i calcoli del vento, non sto qua a spiegartelo, troverai informazioni dettagliate nelle istruzioni allegate al regolo, in questo articolo ci concentreremo più sulle funzioni “avanzate”.
Comunque, in poche parole, avendo la direzione e la forza del vento, potrai rispondere rapidamente alle seguenti domande:

  • Dovendo mantenere una certa rotta, che prua devo tenere per compensare il vento e non scarrocciare?
  • Dovendo atterrare, quanto è forte la componente di vento al traverso?
  • Considerando il vento, quant’è la mia ground speed? Quanto ci metterò ad arrivare a destinazione?

Oltre al vento c’è di più

Ma veniamo alla prima sorpresa.
Lo sapevi che il lato B lo puoi utilizzare anche per le funzioni trigonometriche?
Considerando che all’esame di teoria è vietato utilizzare calcolatrici scientifiche questa cosa potrebbe tornarti molto utile.

  1. Allinea la freccia TAS sulla ghiera interna al numero 10 (data la sua importanza lo trovi evidenziato in bianco dentro ad un cerchio nero).
  2. Nota che immediatamente alla sinistra della freccia TAS c’è una sezione che riporta gli angoli tra 10° e 45°.
  3. Questa è la sezione che serve a calcolare il coseno (trovi scritto anche COS all’interno).
  4. Per ogni angolo sulla ghiera esterna trovi il valore del coseno (devi anteporre uno zero-virgola).
  5. Ad esempio il cos(37°) è circa 0,8.

E6-B - Coseno

Ma per il coseno mancano gli angoli da 45° a 90°!

È vero, ma ricorda che cos(90-α)= sin(α), perciò per tutti gli altri angoli puoi usare la funzione seno.

Dove trovi la funzione seno?
Guarda attentamente la ghiera dove c’era il coseno, tutto il resto è seno (c’è scritto SIN), tutta l’intera circonferenza riporta gli angoli da 0° a 45°.
Ad esempio il sin(30°) è 0,5.

E6-B - Seno

Come ti dicevo prima il sin(30°) è anche il cos(90°-30°), cioè il coseno di 60 gradi.

Cosa si può calcolare con il lato A dell’E6-B

Passiamo ora alle funzioni offerte dall’altro lato del regolo aeronautico, quello che solo a guardarlo viene il mal di testa.

Le funzioni sono veramente tante, ogni volta che lo guardo ne scopro una in più.
Ti mostrerò solo quelle più interessanti, altrimenti questo rischia di diventare l’articolo più noioso del mondo.
Vedrai che potrebbero tornarti molto utili durante il volo.

Entro la fine dell’articolo ti svelerò anche una funzione che a me è servita, ma che stranamente non si trova sempre documentata sul manuale.
In più ti svelerò una seconda funzione che è veramente sorprendente, questa farai fatica a crederci.
Sei curioso? Leggi fino alla fine.

Oggi la pista dell’aeroporto sarà sufficientemente lunga?

Come ben saprai le prestazioni dell’aeromobile sono influenzate dalla densità dell’aria, che a sua volta dipende dalla pressione atmosferica e dalla temperatura.

  • Basse pressioni rendono l’aria più rarefatta.
  • Alte temperature rendono l’aria più rarefatta.
  • L’aria più è rarefatta, meno genera portanza.
  • L’aria più è rarefatta, meno rende precisa la lettura sull’anemometro (viaggiamo più veloci di quello che è indicato).

Questa cosa può essere particolarmente critica negli aeroporti in montagna, ti invito a vedere l’interessantissimo video Il volo in montagna: prestazioni degli aeromobili ed effetti sull’uomo.

In poche parole, sul manuale del tuo aereo le prestazioni di decollo/atterraggio sono espresse in funzione dell’altitudine di densità (density altitude), ovvero l’altitudine teorica in cui la densità dell’aria sarebbe uguale a quella presente nell’aeroporto.

E qui viene in aiuto il regolo aeronautico.

Supponiamo di essere all’aeroporto di Asiago in una calda giornata estiva.
Il termometro segna 30 °C e il QNH è 958 hPa.
In realtà il QNH non ci serve, ci basta salire sul nostro aereo e girare il pomello dell’altimetro impostando il valore del QNH a 1013: quello che leggeremo sull’altimetro sarà l’altitudine di pressione (pressure altitude).
Se non abbiamo un aereo a potata di mano, sapendo che l’altitudine dell’aeroporto di Asiago è 3409 ft, ci basta aggiungere 30 ft per ogni hPa in meno della pressione ISA (1013,25 hPa).
In entrambi i casi il risultato sarà un’altitudine di pressione di 5059 ft.

Adesso però dobbiamo trovare la density altitude considerando la temperatura.
Nel E6-B c’è un piccolo riquadro con le scritte Press Alt e Density Alt.

  1. Nel riquadro Press Alt allineiamo la nostra altitudine di pressione (diviso 1000) con la scala delle temperature: in pratica allineiamo il numero 5 con il 30.
  2. Nel riquadro Density Alt leggeremo la cercata density altitude, nel nostro esempio 8000 ft.

E6-B - Density Altitude

Si hai capito bene, oggi con il caldo che fa l’aeroporto di Asiago è come se fosse a 8000 ft (2400 metri) invece che 3409 ft (1000 metri). Una bella differenza da tenere in seria considerazione per determinare quanta pista ci serve per decollare.

Anche in atterraggio potrebbe essere un problema, qui abbiamo l’aggravante che la nostra velocità vera in finale (TAS, True Air Speed) sarà maggiore di quella indicata (IAS, Indicated Air Speed).

  1. Supponiamo che la Vref (la velocità da tenere in finale) del nostro aereo sia 80 kn.
  2. Senza muovere niente, sul regolo cerchiamo sulla penultima scala esterna (azzurra nel nostro regolo) il valore 80.
    Si noti che la scala riporta la CAS (Calibrated Air Speed) e non la IAS, ma diciamo che poco importa per i livelli di approssimazione forniti dal regolo.
  3. Nella scala più esterna leggeremo la TAS, che nel nostro caso sarà 90 kn.

E6-B - True Air Speed

Praticamente quando toccheremo la pista con le ruote saremo di 10 kn più veloci del previsto, mettici anche un po’ di vento in coda e l’atterraggio potrebbe diventare da brivido.

Riesco a passarci sopra a quella montagna?

So quanto è alta la montagna che ho davanti e ho il QNH corretto sull’altimetro; quindi, mi basta volare 500 ft più in alto e ci passo di sicuro!

Di sicuro?
Potresti avere una brutta sorpresa, credimi, non stai considerando un parametro per niente trascurabile.

La indicated altitude, quella indicata dal tuo altimetro quando imposti il corretto QNH, non sempre corrisponde alla true altitude (altitudine vera). Anzi quasi mai, solo quando la temperatura esterna è ISA (International Standard Atmosphere).
Il modello ISA considera che a livello del mare la temperatura sia 15 °C.

Se la giornata è più fredda, la colonna d’aria a causa di una maggiore densità sarà più corta, le isobare saranno cioè più ravvicinate tra loro con la conseguenza che la nostra vera altitudine sarà più bassa rispetto a quella indicata dall’altimetro.

Ad esempio, stiamo percorrendo la Val di Sole in direzione del Passo del Tonale.
Alla nostra destra c’è il Monte Adamello, alto 11611 ft.
Decidiamo di passarci sopra, perciò dopo esserci assicurati che il QNH sia corretto, ci alziamo fino a 12000 ft.
Il termometro del nostro aereo indica che fuori ci sono -20 °C.

Ci passeremo?

Come anticipato dobbiamo considerare che oggi siamo ben sotto le condizioni ISA, secondo le quali a 12000 ft dovrebbero invece esserci circa -9 °C (la temperatura cala di circa 2 °C ogni 1000 ft).
L’elevazione della Val di Sole è 3500 ft, perciò considereremo solo la colonna d’aria che effettivamente abbiamo sotto all’aereo, vale a dire 12000-3500=8500 ft.
È questa la colonna d’aria che si è accorciata a causa della temperatura, però anche se la considerassimo dal livello del mare non sbaglieremmo, saremmo solamente più conservativi.
L’ultima informazione che ci serve è la pressure altitude, ovvero l’altitudine che avrebbe il nostro aereo se il QNH fosse 1013 hPa: per ottenerla ci basta ruotare temporaneamente il pomello dell’altimetro sul valore 1013.
Supponiamo di leggere 10000 ft.

Abbiamo tutto quello che ci serve, passiamo al regolo aeronautico:

  1. Troviamo il piccolo riquadro True Altitude.
  2. Allineiamo la nostra pressure altitude (10) con la temperatura letta dal termometro (-20 °C).
  3. Senza muovere niente, sul regolo cerchiamo sulla penultima scala esterna (azzurra nel nostro regolo) il valore 85 (8500 ft), cioè l’altezza della colonna d’aria.
  4. Sulla scala più esterna leggeremo la vera altezza della colonna d’aria, ovvero 80 (8000 ft).

E6-B - True Altitude

Questo significa che, quando l’altimetro indicherà 12000 ft, la nostra vera altitudine oggi sarà di 3500 ft (l’altitudine della Val di Sole) più 8000 ft (l’altezza della colonna d’aria), per un totale di 11500 ft.

Ci passiamo sopra al Monte Adamello?
Direi di no!
Siamo ben 111 ft sotto alla sua cima (11611 ft).

Ci arrivo a destinazione con il carburante che mi è rimasto?

Stiamo tornando da Portorose (LJPZ) a Montichiari (LIPO):

  • il volo durerà 1 ora e 10 minuti
  • il nostro flussimetro indica che stiamo consumando 12 galloni all’ora
  • nei serbatoi abbiamo 30 galloni

Considerando che nei voli VFR dobbiamo avere come minimo una riserva di 30 minuti, la domanda è: abbiamo benzina per 1 ora e 40 minuti?

  1. Allineiamo la freccia con scritto 1 HOUR con il 12 (il nostro consumo orario) sulla scala esterna.
  2. Cerchiamo sempre sulla scala esterna il numero 30 (i galloni che abbiamo nei serbatoi).
  3. In corrispondenza del 30, sulla scala oraria interna leggeremo 2 ore e 30 minuti, che è la nostra autonomia.

Bene quindi, oltre alla riserva abbiamo un margine di sicurezza aggiuntivo di 50 minuti.

E6-B - Consumi

Una cosa curiosa è che tutti questi calcoli sono indipendenti dall’unità di misura, cioè nel nostro esempio abbiamo usato i galloni, ma anche se avessimo usato i litri non sarebbe cambiato nulla, il regolo avrebbe funzionato comunque.

Io continuo a pensare che sia uno strumento magico.
Dimentichiamoci ad esempio del carburante e, seguendo la stessa identica procedura, potrai rispondere anche alla seguente domanda, che è completamente differente.

Quanto manca all’arrivo?

Stiamo viaggiando a 140 kn e mancano ancora 250 NM all’arrivo.
Procediamo esattamente nella stessa identica maniera di prima:

  1. Allineiamo la freccia con scritto 1 HOUR con il 14 (140, la nostra velocità) sulla scala esterna.
  2. Cerchiamo sempre sulla scala esterna il numero 25 (250, la distanza all’arrivo).
  3. In corrispondenza del 25, sulla scala oraria interna leggeremo un po’ meno di 1 ora e 50 minuti.

Incredibile vero?

E6-B - Tempo di volo

Sono slittato fuori rotta, come correggo per arrivare a destinazione?

Volando tra due waypoint, a causa del vento che soffia da sinistra, dopo 100 NM mi accorgo di essere 5 NM a destra della rotta che dovevo percorrere.

Di che angolo mi ha fatto deviare il vento?
Che prua devo assumere per arrivare al successivo waypoint distante 150 NM?

Rispondiamo alla prima domanda:

  1. Allineiamo 10 (100 NM) sulla scala interna con il 50 (5 NM) della scala esterna.
  2. Leggiamo in corrispondenza della freccia 1 HOUR il valore 30, che corrisponde ad una deviazione di 3°.

E6-B - Deviazione dalla rotta

Rispondiamo alla seconda domanda:

  1. Allineiamo 15 (150 NM) sulla scala interna con il 50 (5 NM) della scala esterna.
  2. Leggiamo in corrispondenza della freccia 1 HOUR il valore 21,2, che corrisponde ad una deviazione di 2,12°.

E6-B - Correzione rotta

Perciò per rientrare in rotta dovremo correggere la nostra prua di 3°+2° (5°) verso sinistra e arriveremo al waypoint che ci eravamo prefissati.

Conversioni

Con il regolo è possibile fare molte conversioni tra le varie unità di misura (miglia nautiche, piedi, metri, ecc.), ti dirò che non ho mai usato queste funzioni anche perché penso che qualsiasi pilota ormai le faccia a mente.

Ce n’è una invece che è un po’ più complicata delle altre, che è in bella mostra sul regolo, ma non l’avevo trovata nel manuale: la conversione fra gradi Celsius e gradi Fahrenheit.

Non bisogna ruotare nulla sul regolo, è una scala fissa in cui da un lato ci sono i Celsius e dall’altra i Fahrenheit.
Ricordatelo, potrebbe tornarti utile.

E6-B - Conversioni delle temperature

A quest’ultima non ci crederai!

Siamo arrivati alla rivelazione di una scoperta che ho fatto e che ha dell’incredibile.
L’ho tenuta per ultima.

Un giorno guardando il regolo mi sono accorto di una piccola scritta sul bordo esterno: D2-D1 for P.P. (la vedi anche nell'immagine precedente).
E questo che cos’è, mi sono domandato?
Cosa significa questa criptica scritta?

Se ti dicessi che semplicemente guardando l’altimetro sono in grado di dirti quant’è la componente trasversale del vento in quota?
Mi prenderesti per matto.

Prima ti faccio vedere l’utilizzo e poi ti svelo il trucco.

Quello di cui hai bisogno per trovare la componente trasversale del vento sono due letture consecutive della pressure altitude e della true altitude.
Più queste due letture sono distanti tra di loro, maggiore sarà la precisione.
Perché il tutto funzioni tra i due rilevamenti ti devi muovere in linea retta e a quota possibilmente costante.
In più hai bisogno della tua latitudine, quella media fra i due rilevamenti.

Supponiamo che stiamo percorrendo la Pianura Padana da Torino verso Venezia, dunque la nostra latitudine media approssimativa sarà 45°N.

Ormai saprai già come rilevare la pressure altitude (PA) e la true altitude (TA), l’abbiamo visto negli esempi precedenti.
Per avere la massima precisione nel risultato bisognerebbe ricavare la true altitude con un radioaltimetro, però se non ce l’hai accontentiamoci di fare qualche calcolo.

Quello che ci serve è sapere il risultato di TA-PA nei due rilevamenti.
Nel primo punto supponiamo di avere una TA di 10000 ft e una PA di 9500 ft.
Chiameremo il risultato della sottrazione D1: D1=10000-9500=500 ft.

Facciamo la stessa cosa 200 NM più avanti e supponiamo di avere una TA di 10000 ft e una PA di 9800 ft.
Il nuovo risultato lo chiamiamo D2: D2=10000-9800=200 ft.

Calcoliamo ora D2-D1 (ricordi la scritta criptica?): 200-500=-300.

  • Se siamo nell’emisfero nord (come nel nostro caso)
    • Se il valore D2-D1 è negativo (come nel nostro caso), allora il vento traverso soffierà da sinistra.
    • Da destra altrimenti.
  • Se siamo nell’emisfero sud
    • Se il valore D2-D1 è negativo, allora il vento traverso soffierà da destra.
    • Da sinistra altrimenti.

È il momento di prendere in mano l’E6-B.

  1. Cerchiamo il valore 30 (D2-D1=-300) sulla scala più esterna.
  2. Mettiamolo in corrispondenza con il 20 (200 NM è la distanza percorsa) sulla scala interna.
  3. Se noti nelle zone più interne del regolo c’è un arco contrassegnato come LATITUDE for PRESSURE PATTERN (ecco completata la spiegazione di cosa significa D2-D1 for P.P., cioè Pressure Pattern).
  4. Aiutandoti con la lingua trasparente che ruota attorno al regolo, posiziona la riga rossa sopra a 45 (la nostra latitudine).
  5. Scorri lo sguardo lungo la linea rossa fino ad arrivare alla scala più esterna e lì leggerai 45,5.

Finito, il risultato è che volando da Torino a Venezia, basandoci sui due rilevamenti fatti a distanza di 200 NM, avremo un vento di 45,5 kn che ci soffia da sinistra.

E6-B - Vento al traverso

Ti do qualche minuto per capire il trucco…

Se sei fresco di studi in meteorologia avrai capito che i due rilevamenti hanno lo scopo di capire se ci stiamo muovendo da una zona di bassa pressione ad una di alta o viceversa.
Se il valore D2-D1 è negativo come nel nostro caso (-300), significa che ci stiamo muovendo da una zona di alta pressione verso una di bassa e quindi il vento soffierà da sinistra (riprendi in mano il tuo libro di teoria se non sai il perché).
Più è alto il valore D2-D1, minore è la distanza tra le isobare, quindi maggiore è il gradiente di pressione e di conseguenza più forte sarà il vento.

Conclusioni

L’articolo è finito ma non ho di certo esplorato tutte le funzioni dell’E6-B.
Ho voluto mostrarti quelle più utili per un pilota di aviazione generale e anche quelle più curiose.
Oltre a queste ci sono ad esempio tutta una serie di funzioni che riguardano i jet che misurano la velocità in Mach, ci sono gli operatori matematici, ecc.

Scommetto che da oggi guarderai quel dischetto di plastica con un occhio diverso.
Se anche tu hai scoperto qualche curiosità che vuoi aggiungere alla lista, scrivila qui sotto nei commenti.

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