Robinson R22 - Storia e descrizione tecnica

Il 16 marzo 1979 l’elicottero Robinson R22 ottenne negli Stati Uniti la certificazione dalla Federal Aviation Administration (FAA). A quarant’anni dal suo esordio ripercorriamo la storia di uno dei più popolari elicotteri e del suo talentuoso inventore.

Infanzia e studi di Frank Robinson

Franklin Davis "Frank" Robinson (1930-2022) nacque il 14 gennaio 1930 nel piccolo villaggio di Carbonado situato a circa 80 km SE di Seattle (stato di Washington). Ultimo di quattro figli venne al mondo nel difficile periodo che seguì la grande crisi del 1929. Come lui stesso ammise anche la sua, come quella di milioni di altri americani, fu un’infanzia difficile. Il padre minatore in una cava di carbone perse il lavoro e riuscì a crescere i suoi figli cacciando selvaggina, pescando e coltivando ortaggi. La piccola scuola che frequentava sull’isola di Whidbey non aveva né acqua corrente né elettricità.
Fin da ragazzino Frank Robinson si interessò alla meccanica. All’età di nove-dieci anni vide sul quotidiano Seattle Post Intelligencer un’immagine dell’elicottero VS-300 pilotato da Igor Sikorsky. La foto di quell’apparecchio capace di muoversi in ogni direzione lo affascinò enormemente e lo indusse ad intraprendere con grande determinazione gli studi in modo da entrare un giorno nel mondo dell’ala rotante.
Da adolescente per cercare di fare un po’ di soldi diede la caccia ai visoni per venderne poi le pelli. All’età di 16 anni durante le vacanze estive ottenne il permesso di lavorare sulle navi commerciali. Fu così che riuscì a pagarsi gli studi al liceo e successivamente all’università.
Già durante gli anni del college ottenne la licenza di pilota d’aeroplano, alla quale seguì più tardi la licenza di pilota commerciale d’elicottero.

Ingegnere aeronautico

Nel 1957 presso l’università di Washington ottenne la laurea in scienze per l’ingegneria meccanica e per lui fu un momento di grandissima felicità e soddisfazione. Dopo l’università seguì un lavoro di dottorato (graduate school) quale ingegnere aeronautico all’Università di Wichita (Kansas).
Questa città vanta una lunga tradizione aviatoria in quanto qui avevano la propria sede alcuni tra i principali costruttori di aeromobili quali ad esempio la Stearman Aircraft Corporation, la Cessna Aircraft Company, la Mooney Aircraft Corporation o ancora la Beech Aircraft Company. Nel 1928 Wichita si autoproclamò “la capitale mondiale dell’aria” (“The Air Capital of the World”).
Sempre nel 1957 Frank Robinson acquistò una copia del libro Jane’s all the world’s aircraft e contattò vari costruttori di elicotteri in cerca di un impiego.
Charlie Seibel che all’epoca lavorava per conto della Cessna al progetto dell’elicottero Cessna CH-1 Skyhook gli offrì l’opportunità che stava cercando. Il giovanotto entrò così a far parte di un ristretto gruppo di 7-8 ingegneri e con loro imparò a fare un po’ di tutto.
Sebbene il CH-1 Skyhook avesse delle ottime prestazioni a Frank Robinson quell’apparecchio sembrò troppo complicato e così già allora dopo il lavoro e nel suo tempo libero iniziò a disegnare un elicottero leggero a due posti.
Il lavoro alla Cessna gli piaceva ma visto che il salario non era molto buono si mise a cercare una nuova occupazione. Un giorno lesse un annuncio sulla rivista Aviation week che la Umbaugh Aircraft Corporation stava cercando un ingegnere aeronautico per i test di volo in vista della certificazione del suo giroplano Umbaugh U-18 Flymobile.
Fu così che dopo tre anni e mezzo lasciò la Cessna per assumere il nuovo impiego. Con la nuova compagnia rimase solo un anno visto anche il fatto che di settimana in settimana era costretto a cercare una nuova banca per incassare gli assegni che la stessa emetteva!
Successivamente lavorò per quattro anni e mezzo alla Mc Culloch Motor Company al progetto del giroplano Mc Culloch J-2,  dopodiché fu assunto dalla Kaman e si trasferì nel Connecticut.
Dopo un anno lasciò questa compagnia per passare alla Bell Helicopter (che lui ancora oggi definisce una very gentlemen company) per occuparsi di ricerca e sviluppo. Nel frattempo nell’ambiente dell’ala rotante si era guadagnato una certa reputazione quale esperto di rotori di coda.
Nel 1969 passò alla Hughes Helicopter Company per occuparsi di vari incarichi nel campo della ricerca e dello sviluppo, incluso un nuovo rotore di coda per lo Hughes 500 e il programma “Quiet One”.
Tra gli elicotteri allora prodotti da questo costruttore c’era anche lo Hughes 300 che all’epoca con un prezzo di 33'630 USD (1968) era uno degli elicotteri leggeri più economici sul mercato insieme al Brantly B-2B (30'900 USD).
I tentativi di Frank Robinson di convincere i suoi datori di lavoro della bontà delle sue idee per un elicottero personale low-cost e dell’esistenza di un mercato civile caddero nel vuoto ma questa a ben vedere fu, senza che lui lo potesse immaginare, la sua grande fortuna.
In quel periodo i principali costruttori americani erano occupati nello sviluppo e nella produzione di nuovi elicotteri destinati alle forze armate statunitensi impegnate nel conflitto in Vietnam.
All’epoca, fatta qualche rara eccezione, gran parte degli apparecchi utilizzali dagli operatori civili erano derivati dai modelli militari.

Nascita della Robinson Helicopter Company (RHC)

Il caso volle che Frank Robinson strinse amicizia con C. K. "Gus" LeFiell, un uomo d’affari pensionato che nel 1930 aveva fondato la LeFiell Manufacturing Company, un’azienda con sede a Santa Fe Spring specializzata nella fabbricazione di prodotti tubolari di precisione come ad esempio le aste dei comandi di volo degli aeromobili.
"Gus" LeFiell, che Frank Robinson definiva una persona arguta e con straordinarie abilità, era un esperto operatore di macchine utensili che tra le altre cose si era appassionato agli elicotteri. Dopo il pensionamento si era ritirato sull’isola di Kauai (Hawaii) e qui aveva allestito una piccola officina attrezzata di tutto punto dove aveva iniziato (dopo aver chiesto consigli e opinioni anche a Frank Robinson) la costruzione di un elicottero biposto partendo da un kit di montaggio ottenendo poi la licenza di pilota.
Informato del progetto del biposto ideato da Frank Robinson "Gus" LeFiell a quanto sembra lo convinse a lasciare il suo lavoro dichiarandosi disposto ad aiutarlo e a garantirgli il necessario appoggio finanziario per permettergli di avviare la sua nuova attività. Come affermò lo stesso Frank Robinson non fu una scelta facile perché aveva da poco divorziato, aveva tre figli e non aveva soldi.

"Gus" LeFiell all’età di 75 anni assunse la carica di vice-presidente della neo-costituita società.
In un’intervista apparsa su una rivista d’aviazione nel 1985 Frank Robinson nel ricordare l'inizio della sua attività dichiarò: “Avevo il vantaggio di essere al passo con i tempi e di aver sviluppato nel corso di circa 17 anni una buona conoscenza in vari campi quali progettazione, costruzione, test di volo, stabilità e controllo, analisi delle tensioni dei materiali e test di fatica. Inoltre ero fermamente convinto che il mio progetto era buono e soprattutto non era in competizione con nessun altro. Stavamo cercando di creare qualcosa di nuovo e semplice, anche se non fu per niente facile”.

Costruzione del prototipo

Frank Robinson nel suo soggiorno progettò per primo il rotore di coda con il relativo rinvio angolare ed iniziò i lavori di costruzione. Le parti costruite in lamiera d’alluminio furono quasi tutte fabbricate nel suo garage dove aveva allestito una piccola officina.
Qualche tempo dopo i vicini iniziarono però a lamentarsi vedendo l’automobile sempre parcheggiata all’esterno mentre dal soffitto del garage penzolava un motore e si sentivano provenire continui rumori. Temevano che stesse avviando un’attività commerciale nel tranquillo quartiere residenziale. Tutto ciò ebbe addirittura uno strascico in tribunale ma per fortuna la questione si risolse senza conseguenze quando, dopo circa un anno e mezzo, l’assemblaggio del prototipo fu traferito in un piccolo hangar preso in affitto nel vicino Torrance Municipal Airport (oggigiorno Zamperini field in onore a Louis Silvie Zamperini 1917-2014 - che è stato un mezzofondista americano, eroe di guerra nonché un evangelista cristiano al quale l'attrice e regista Angelina Jolie nel 2014 ha dedicato il film Unbroken che ripercorre la sua vita incredible durante il secondo conflitto mondiale).
Dentro questo hangar sprovvisto di servizi sanitari e riscaldamento fu costruito un ufficio con le pareti di compensato e cartongesso in modo da installare dei tavoli di disegno e iniziare in qualche modo lavorare. In quel periodo la neo costituita società assunse i primissimi collaboratori.

Per completare la costruzione del prototipo furono necessari circa due anni. "Gus" LeFiell riceveva per posta i piani di nuovi componenti che poi costruiva e portava con sé quando faceva rientro in California dalle Hawaii.
In merito alla costruzione del prototipo ecco un aneddoto divertente. Come più volte raccontato da Frank Robinson la lunghezza delle pale del rotore di coda di circa 50 cm da lui stesso progettato fu limitata da una questione pratica: era la dimensione massima che poteva essere messa nel forno di casa per essere riscaldata e permettere alla colla di asciugarsi alla temperatura ottimale.
Il prototipo del Robinson R22 con matricola civile N67010 (n/s 001) fu completato sotto la costante supervisione del personale della FAA nell’estate 1975 e compì il suo primo volo di collaudo il 28 agosto 1975 nelle mani dello stesso Frank Robinson il quale affermò in una intervista che “I primi voli furono impeccabili, ma al tempo stesso un po’ da brivido”. L’apparecchio che aveva un peso massimo al decollo di 558 kg (1'230 libbre) era provvisto di un motore Lycoming O-235-C2C erogante una potenza massima di 86/115 kW/cv a 2'800 g/min.

Dopo che il primo prototipo ebbe accumulato all’incirca una decina di ore di volo la celebre rivista Aviation week & space technology nella sua edizione del 6 ottobre 1975 pubblicò un breve articolo indicando che l’azienda californiana Robinson Helicopter Company (allora pressoché totalmente sconosciuta) aveva iniziato i test di volo del suo prototipo e che il costruttore intendeva introdurlo sul mercato ad un prezzo di circa 18-19'000 dollari.
Con quel costo il nuovo biposto concepito per essere semplice ed economico, di facile manutenzione e poco rumoroso poteva competere anche con il mercato degli aeroplani leggeri.
Quell’articolo catturò l’interesse di molti operatori sparsi in tutto il mondo e parecchi si misero in contatto con la RHC per avere maggiori informazioni.
Il programma di certificazione avanzò lentamente visto anche che era disponibile un solo apparecchio.
Quest’ultimo il 22 dicembre 1975 fu seriamente danneggiato durante un esercizio di autorotazione “power-off” all’aeroporto di Torrance dopo che aveva accumulato 32 ore di volo. Il rapporto dell’NTSB (National Trasportation Safety Board - l'agenzia investigativa indipendente del governo degli Stati Uniti) indica quale causa dell’incidente il fatto che il pilota (ai comandi vi era lo stesso Frank Robinson) non riuscì a mantenere il giusto numero di giri del rotore. Interessante l’osservazione espressa nel rapporto: “Remarks – One second delay autorotation requested for FAA certification” che tradotto significa: “Osservazione – Per la certificazione della FAA è richiesto un ritardo di un secondo per l’autorotazione”. Su questo punto importante, da sempre al centro delle critiche dei detrattori dell’R22, torneremo più avanti.
L’elicottero fu riparato e così il programma per la certificazione riprese.
Nell’edizione del 31 gennaio 1976 la rivista Flight international dedicò un breve articolo intitolato “Robinson R22 – A low-cost helicopter” nel quale il giornalista scrisse che la certificazione era attesa per l’estate successiva, mentre la produzione in serie sarebbe dovuta iniziare nel corso del 1977. L’iter di certificazione tuttavia per varie ragioni richiese più tempo del previsto.
Nel corso del 1976 dopo circa 35 ore di volo, viste le sue limitate prestazioni, il motore fu sostituito con un Avco-Lycoming O-320-A2C erogante una potenza di 112/150 kW/cv a 2'700 g/min.
Questo incremento di potenza comportò più tardi la sostituzione della frizione originale di tipo centrifugo con una nuova provvista di cinghie e tendicinghia elettrico prodotta dalla Borg-Warner.
Il Robinson R22 fece una delle sue prime apparizioni ufficiali in occasione della 29esima edizione della Helicopter Association of America che si tenne tra il 6 e il 9 febbraio 1977 ad Anaheim (California).
Qualche settimana dopo l’azienda californiana affermò di avere accumulato complessivamente già 248 ordinazioni per il nuovo apparecchio. I primi acquirenti per riservare il loro apparecchio versarono ciascuno 300 USD di cui solo 150 USD sarebbero stati rimborsati in caso di rinuncia. Il prezzo indicativo dell’R22 era stato fissato a 27'500 USD, mentre ai nuovi clienti sarebbe costato 29'000 USD.
In quel periodo Flight International riferì che la Robinson Helicopter Company contava di produrre 500 apparecchi all’anno. L’affermazione sembrò a molti alquanto azzardata. Nel corso degli anni il volume di produzione aumentò notevolmente fino a raggiungere e addirittura superare abbondantemente il quantitativo indicato. Nel 2008 l’azienda ha costruito 893 apparecchi!
Purtroppo il 29 aprile 1977 il Robinson 22 N67010 ebbe un altro incidente che avrebbe potuto costare la vita al pilota collaudatore Robert “Bob” Golden (1948-2006), un pluridecorato veterano della guerra del Vietnam ingaggiato dalla Robinson Helicopter Company. Mentre si trovava in volo sull’oceano Pacifico nei pressi di Rancho Palos Verde l’elicottero ebbe un improvviso problema al rotore di coda. Via radio il pilota in modo assolutamente calmo e naturale annunciò “Devo aver perso il rotore di coda e credo che finirò in mare”.
L’elicottero compì alcune spirali e finì effettivamente nelle fredde acque del Pacifico non lontano dalla costa. Grazie alla sua abilità, unita senz’altro anche ad una buona dose di fortuna, Bob Golden riuscì a lasciare la cabina, emergere dall’acqua e mettersi in salvo.

Quell’incidente avrebbe potuto significare la fine prematura della giovane compagnia, per cui fu assolutamente necessario recuperare l’elicottero e capire con precisione cosa fosse successo. Dopo alcuni giorni grazie all’aiuto dei sommozzatori l’apparecchio fu localizzato e ripescato.
Un accurato esame permise di stabilire che l’incidente fu causato dalla rottura del pezzo pressofuso che univa al rinvio angolare del rotore di coda il fin verticale. Quest’ultimo staccatosi dal supporto urtò le pale del rotore di coda danneggiandole. Il componente fu quindi ridisegnato e irrobustito. Fatta eccezione per l’avionica gran parte dei componenti dell’elicottero fu recuperata e con questi fu possibile costruire il secondo prototipo che ricevette l’immatricolazione N32AD (n/s 002).

Nel gennaio 1978 la Robinson Helicopter Company annunciò di aver affittato presso il Torrance Municipal Airport un grande stabilimento con una superficie di circa 4'100 mq al numero 24747 di Crenshaw Boulevard comprendente gli uffici aziendali e lo spazio per la produzione in serie dell’elicottero. Una delle severe condizioni poste per la firma del contratto d’affitto fu il rispetto delle severe norme antirumore fissate dalla città di Torrance.

La certificazione della FAA

Dopo poco più di tre anni (la richiesta fu inoltrata il 6 gennaio 1976) di test, analisi e rapporti il 16 marzo 1979 il Robinson R22 ottenne la certificazione civile (type certificate H10WE) dalla FAA, l'agenzia del dipartimento dei trasporti statunitense incaricata rilasciare il certificato tipo (o certificato di omologazione) quando viene dimostrata la rispondenza di un prodotto aeronautico (aeromobile, motore o elica) ai requisiti di aeronavigabilità previsti dalle normative vigenti.

Tra i piloti che effettuarono molti voli in vista della certificazione ci fu Steven R. Egger che successivamente lavorò per la compagnia Rotor and Wing di Long Beach, la prima ad acquistare un R22 (n/s 3) nell’autunno 1979. Tra i primi piloti ai comandi dell’R22 ci fu anche Joseph John "Tym" Tymczyszyn che ebbe un’incredibile carriera come pilota collaudatore.
La certificazione dell’R22 costò all’incirca 1 milione di dollari, un importo tutto sommato contenuto tenuto conto che l’elicottero rispondeva ai requisiti tecnici fissati dalle rigide disposizioni federali in materia di aviazione civile (Federal Aviation Regulations - FAR Part 27). Queste ultime stabilivano gli standard per gli elicotteri di categoria normale fino ad un peso massimo al decollo di 3'175 kg - 7'000 libbre - e fino ad un massimo di 9 passeggeri.
Come affermò lo stesso "Gus" LeFiell, che era un navigato uomo d’affari, la parte più difficile, ossia il lancio della produzione con relativi profitti, doveva ancora venire.
L’azienda infatti incontrò grosse difficoltà a trovare investitori, e questo nonostante il fatto che i giudizi della stampa specializzata erano comunque generalmente positivi.
L’elicottero sembrava ben concepito ed affidabile e apparentemente non ricevette critiche. La lentezza con la quale procedette il programma di certificazione fu interpretata come sinonimo di un lavoro serio e accurato.
Il prezzo di vendita dell’R22 (stimato inizialmente attorno ai 18-19'000 USD) salì però a 39'850 USD, quindi il doppio di quanto inizialmente anticipato.

Prime forniture

La prima consegna di un Robinson R22 avvenne nell’ottobre del 1979 quando l’esemplare con il n/s 003 recante l’immatricolazione N101WR fu ufficialmente consegnato alla Pacific Wing & Rotor Inc. di Long Beach (California) che lo utilizzò per la scuola di volo. La tariffa per i voli d’istruzione era di 55 USD/ora. All’epoca il presidente di quella società era Timothy "Tim" C. Tucker che più tardi assunse la carica di capo-pilota della Robinson Helicopter Company.

All’epoca la RHC produceva un R22 alla settimana, decisamente troppo poco se consideriamo che si erano accumulate già 587 ordinazioni!
L’azienda però si ingrandì rapidamente cosicché il ritmo di produzione fu accresciuto e i tempi di consegna ridotti entro termini ragionevoli.
Nel 1979 furono consegnati 8 apparecchi, l’anno successivo 71 e nel 1981 151. Nel gennaio 1981 la RHC consegnò il suo 100esimo apparecchio.
Quell’anno la versione originale del Robinson 22 fu sostituita dalla R22HP (High Performance) che era propulsa dal più performante Avco-Lycoming  O-320 A2C. Sia sulla versione originale sia sulla HP la potenza massima disponibile era volutamente ridotta a 91/124 kW/cv continui.
In virtù di un tasso di compressore maggiore la versione A2C sviluppa una potenza di 118/160 kW/cv anziché 110/150 kW/cv. In condizioni atmosferiche standard al peso massimo autorizzato di 590 kg (1'300 libbre) la versione HP è in grado di mantenersi in volo stazionario IES a 2'530 metri (8'300 piedi) anziché 1'980 metri (6'500 piedi), rispettivamente 1'980 metri (6'500 piedi) 1'400 metri (4'600 piedi) FES.

Problemi iniziali alle pale

Il successo commerciale del Robinson R22 corse il rischio di essere seriamente compromesso da alcuni gravi incidenti dovuti a problemi strutturali nella costruzione delle pale.
Il primo avvenne il 3 maggio 1980 a Rancho Palos Verdes (California) durante un volo d’istruzione e coinvolse l’esemplare N9011M (n/s 005) in servizio con la South West Skyways Inc. Nell’attesa che l’esatta causa dell’accaduto venisse accertata l’intera flotta degli R22 fino ad allora prodotti (poco più di una trentina) per motivi precauzionali fu temporaneamente bloccata a terra.
L’indagine dell’NTSB rilevò che l’incidente, che costò la vita  all’istruttore di volo e all’allievo pilota, fu causato dalla delaminazione del rivestimento di una pala dovuta ad un’inadeguata preparazione del rivestimento da parte del fornitore. Dagli accertamenti emerse che le pale furono riparate due volte, la prima il 30 gennaio 1980 e successivamente il 1° maggio 1980. La mancata sorveglianza del processo di costruzione (all’epoca effettuata da terzi) portò alla compromissione dell’integrità delle pale.
Chiarite le cause dell’accaduto gli R22 tornarono a volare.
Il secondo grave incidente dovuto a problemi strutturali avvenne il 31 agosto 1981 a Granby nella contea di Hartford (Connecticut). In quel caso all’origine dell’incidente che coinvolse l’esemplare immatricolato N9056D (n/s 133) ci fu la rottura del portapala del rotore principale con relativa separazione in volo di una pala dovuta a una frattura per fatica. L’accaduto non lasciò scampo al pilota 22enne e al suo passeggero.
Il pezzo fu ridisegnato per avere una robustezza quattro volte maggiore rispetto al limite fissato per evitare il ripetersi dell’accaduto.
Nonostante questi incidenti il prezzo attrattivo e i contenuti costi di esercizio contribuirono a rendere ben presto popolare il Robinson R22. Nel giro di pochi anni molte scuole di volo acquistarono questo apparecchio e lo stesso fecero i piloti amatoriali.

Misure di sicurezza

Purtroppo anche la lista degli incidenti (tra questi vari dovuti al “mast-bumping”) in cui era coinvolto il biposto iniziò ad allungarsi.
Per questo motivo nel 1982 la Robinson Helicopter Company introdusse il “Flight instructor safety course”, il primo programma di sicurezza della durata di tre giorni e mezzo per gli istruttori di volo sponsorizzato dallo stesso costruttore, nonché il primo di questo genere ad essere approvato dalla FAA per la convalida del titolo d’istruttore. Il corso ebbe il merito di ridurre gli incidenti con l’R22 nelle scuole di volo di quasi l’80%. Furono altresì introdotti requisiti più elevati per gli istruttori commerciali, e questo anche allo scopo di abbassare i costi assicurativi. Tra le misure adottate anche la pubblicazione di materiale formativo aggiuntivo e video con consigli utili per la sicurezza.
Un analogo sforzo fu compiuto per migliorare le conoscenze e le abitudini di volo dei piloti privati.
Nel corso degli anni sia la FAA sia la NTSB hanno pubblicato varie raccomandazioni di sicurezza.
Nel 1995 la FAA ha pubblicato una una norma speciale di sicurezza chiamata “Robinson R-22/R-44 Special Training and Experience Requirements - Special Federal Aviation Regulation No. 73 - SFAR 73” (Robinson R22/R44 – addestramento speciale ed esperienza richiesta), destinata ai piloti che utilizzano gli elicotteri Robinson R22 o R44. La SFAR 73 richiede anche una formazione ed esperienza minima per gli istruttori di volo che formano gli allievi piloti, o effettuano abilitazioni o check di volo sugli elicotteri Robinson.
Dieci anni dopo il primo volo del prototipo dalla fabbrica di Torrance uscì il 500esimo apparecchio (N50022) che fu consegnato il 26 luglio 1985 alla Sloane Helicopters Ltd.
Nel dicembre 2016 l’azienda californiana ha tagliato il traguardo dei 12'000 apparecchi venduti (di questi oltre 4'800 sono R22) confermandosi leader mondiale nel mercato degli elicotteri leggeri.

Impiego civile

L’apparecchio viene principalmente impiegato per la scuola di volo e attività quali la fotografia e l’osservazione aerea, il pattugliamento e i voli privati.
In Australia, nazione dove il Robinson R22 è uno degli elicotteri più popolari, viene spesso impiegato per radunare il bestiame.

Descrizione tecnica

La progettazione dell’elicottero fu curata da Frank Robinson fin dall’inizio nei minimi dettagli. Alcune soluzioni tecniche furono scelte per contenere i costi legati alle periodiche ispezioni e alla manutenzione.
Nella ricerca della soluzione più semplice e adeguata il progettista fu tra l’altro ispirato dalla costruzione dei grossi camion utilizzati per compiere lunghe distanze.
Ogni componente fu originariamente progettato per avere una vita operativa programmata di almeno 2'000 ore oppure on-condition, vale a dire utilizzabile fintanto che le condizioni lo permettono.
I componenti soggetti a sollecitazioni furono disegnati per avere un elevato standard di sicurezza, di molto superiore al minimo richiesto per la certificazione.

Costruzione

La fusoliera è costruita in tre sezioni: la cabina, la sezione centrale e la trave di coda.
La cabina, la cui struttura primaria è costruita in lega leggera con rinforzi in fibra di vetro, è provvista di un’ampia vetratura fatta con pannelli in plexiglas e dispone internamente di un rivestimento insonorizzante.
L’accesso alla cabina avviene attraverso le due porte laterali incernierate che all’occorrenza possono essere facilmente smontate. In entrambe le porte costruite in fibra di vetro, termoplastica, plexiglas e leghe leggere troviamo uno sportellino la cui apertura può essere regolata per ventilare la cabina. La chiusura della porta avviene scorrendo una maniglia.
La posizione dei sedili non può essere regolata. Per i piloti di bassa statura è disponibile un cuscino che posiziona il pilota in avanti. Ciò gli consente di raggiungere comodamente i pedali. Sotto di essi vi è un vano portaoggetti con una capienza massima di 23 kg (50 lbs). Le cinture di sicurezza (che sul primo prototipo erano unicamente di tipo ventrale) sono in seguito state sostituite e sono di tipo automobilistico con tre punti d’ancoraggio.
La visuale è buona in tutta le direzioni. Lo spazio in cabina è alquanto ridotto: la larghezza massima è di 112 cm.

Per le ispezioni dei comandi di volo e degli altri componenti vi sono pannelli amovibili tra i due posti, nonché dietro e sotto la cabina dove nella parte frontale sono montati i due piccoli fari.
Il pannello che alloggia gli strumenti di volo è apribile per permettere le ispezioni e il controllo della batteria (all’inizio installata frontalmente).

Sezione centrale

La cabina è separata dalla sezione centrale, costruita con tubi d’acciaio saldati, da due pareti parafiamma in acciaio inossidabile una dietro lo schienale l’altra nella parte superiore del vano motore.
Qui sono alloggiati il motore con i relativi accessori, la trasmissione e il serbatoio del carburante.
Il vano motore è parzialmente carenato con pannelli che possono essere aperti o rimossi a dipendenza del caso per le ispezioni prevolo o i lavori di manutenzione.
L’elicottero dispone di un carrello d’atterraggio costruito con tubi d’acciaio opportunamente modellati per permettere l’assorbimento dell’energia cinetica in caso di impatto con il terreno. I pattini sono costruiti in lega leggera e per ridurre l’abrasione sono provvisti di lamine in acciaio. Per spostare l’elicottero a terra vengono applicate ai pattini due piccole ruote.

Trave di coda

La trave di coda con struttura monoscocca è di costruzione metallica e alloggia l’albero di trasmissione che collega la trasmissione principale al riduttore a novanta gradi del rotore di coda.
Per le ispezioni vi sono degli appositi vani. Sulla trave di coda sono montati le luci di navigazione e gli stabilizzatori di tipo cruciforme fissi costruiti in lega leggera. Per proteggere il rotore di coda sulla parte inferiore dello stabilizzatore verticale è montato un baffo paraurti.

Comandi di volo

La prima cosa che balza all’occhio salendo a bordo del Robinson R22 è senz’altro il comando del passo ciclico progettato per essere il più semplice possibile. Grazie allo snodo centrale l’impugnatura può essere regolata a piacimento in altezza ed è connessa alla barra centrale a forma di T che si trova tra i due sedili. Per agevolare l’entrata e l’uscita dalla cabina è sufficiente spingere verso l’alto l’impugnatura che è orientata verso il basso. In volo il pilota può abbassare l’impugnatura del ciclico a piacimento riposando il suo avambraccio sul ginocchio.
I comandi per il controllo dell’elicottero avvengono attraverso le aste di comando e i rinvii. I cuscinetti utilizzati per il sistema di controllo sono del tipo sigillato a sfera o in Teflon.
Sia sul comando del passo ciclico sia su quello del collettivo sono montate delle molle di bilanciamento (trim). Quella del collettivo bilancia i carichi del rotore permettendo al pilota di lasciare il comando in volo. Sull’asse longitudinale del ciclico è montata una molla elastica fissa che annulla la maggior parte delle forze longitudinali durante il volo di crociera.
Il ciclico laterale è dotato di una molla on-off che annulla la forza sul comando ciclico che si manifesta durante il volo ad alta velocità. La molla viene azionata da un sistema push-pull, situato appena avanti lo stick. A partire dell’esemplare di serie numero 550 la regolazione della forza compiuta dal trim viene controllata dalla manopola situata sul lato sinistro della consolle.
Come tutti gli elicotteri con motori a pistoni anche il Robinson R22 dispone di una manopola montata sul comando del passo collettivo che serve alla regolazione del numero di giri. Un correlatore meccanico collega il comando del passo collettivo al gas. In seguito è stato adottato un correlatore elettronico in grado di controllare con estrema precisione i giri del motore durante le normali fasi di volo.
I pedali controllano il rotore di coda attraverso aste e rinvii.

Rotori

Il rotore dell’R22 è descritto sul manuale di volo con un “low-inertia rotor system”, ossia un sistema rotore con bassa inerzia. Questa qualità invero poco invidiabile è dovuta al fatto che l’intero rotore incluse le pale pesa all’incirca 27 kg (60 libbre).
Il rotore principale di tipo bipala (o semi-rigido) presenta due cerniere di flappeggio con al centro il mozzo. Quest’ultimo che è del tipo sospeso è collegato all’albero principale del rotore (mast) tramite una cerniera basculante (teeter hinge) e un perno.
Questa costruzione consente alle pale di oscillare: quando una pala oscilla verso il basso, l'altra oscilla verso l'alto (configurazione "see-saw" ossia altalena).
Questo rotore oggi protetto da un brevetto (la domanda per l’ottenimento della patente fu presentata da Frank Robinson il 4 ottobre 1976) presenta perciò tre cerniere di flappeggio e prende il nome di “three hinges rotor system“.

I cuscinetti dei portapala sono riempiti d’olio e sigillati con guarnizioni in neoprene. I drop stop delle pale ne riducono l’oscillazione durante le fasi di arresto o avviamento del rotore.
L’albero del rotore relativamente lungo è provvisto di una carenatura.
Le pale di costruzione interamente metallica hanno un profilo NACA 63-015 modificato sono svergolate geometricamente ed hanno una corda costante di 18 cm. Il bordo d’attacco costruito in acciaio inossidabile le protegge dall’erosione. L’anima è in lega leggera con struttura a nido d’ape. Lungo il bordo d’uscita vi è un cosiddetto “trim tab” che serve per l’allineamento delle pale (tracking). Il bilanciamento delle pale viene effettuato mediante strisce d’acciaio sottili applicate all’estremità della pala.
In seguito all’incidente dovuto alla rottura delle pale per fatica occorso nell’agosto 1981 queste furono modificate. Nel gennaio 1982 la FAA approvò per le nuove pale una durata di funzionamento inizialmente limitata a 300 ore poi estesa a 2'000 ore al termine dei test di fatica. Per le vecchie pale in circolazione la vita operativa su decisione della stessa RHC fu fissata a 300 ore.
La modifica incorporava anche l’aggiunta di una zavorra di 725 grammi (1.6 libbre) all’estremità di ciascuna pala per aumentare l’inerzia del rotore e la stabilità.
Nonostante ciò in base alle valutazioni fatte dalle varie agenzie per la sicurezza del volo, l’R22 rimane tra gli elicotteri che hanno una scarsa inerzia del rotore. Questo impone al pilota dei tempi di reazione molto rapidi. In caso contrario l’inerzia decresce molto rapidamente con conseguenze che possono essere purtroppo anche fatali. Non a caso tra i piloti circola il detto “I giri del rotore sono il bastone della vecchiaia”!
La tabella seguente fornisce un confronto tra vari modelli.

La forza richiesta per azionare i comandi è ridotta, perciò non vi sono servocomandi. Durante i lunghi voli lo sforzo richiesto può essere ulteriormente alleviato azionando la molla che agisce sul comando del passo ciclico quale trim.
Un apposito strumento permette al pilota di sorvegliare l'accoppiamento dei giri motore/rotore.
Il rotore di coda bipala dispone di una cerniera di flappeggio e le sue pale, non svergolate, hanno corda costante. Queste hanno una struttura a nido d’ape e sono costruite in lega leggera d’alluminio incollata e raccordi in alluminio forgiato. Il controllo dell’incidenza avviene per mezzo di biellette provviste di cuscinetti in Teflon (altrimenti noto come politetrafluoroetilene – acronimo inglese PTFE). I cuscinetti dotati di rivestimento in PTFE, introdotti negli anni Cinquanta del Novecento, non richiedono alcun ingrassaggio, poiché il rivestimento stesso è autolubrificante.

Trasmissione

La trasmissione principale è imbullonata sulla cellula tramite quattro supporti in gomma. Il motore aziona la trasmissione per mezzo di quattro cinghie messe in tensione da un tendicinghia azionato elettricamente tramite un interruttore.

Originariamente l'R22 utilizzava quattro cinghie a v che trasmettevano la potenza dal motore alla puleggia superiore che incorpora la ruota libera. Questo sistema mostrò però qualche problema visto che in qualche caso le cinghie si giravano nella loro sede. Per evitare il ripersi di questo (grave) inconveniente le cinghie furono raggruppate in due paia.
Con la tensione delle cinghie il rotore inizia ad essere trascinato. Il tensionamento viene sorvegliato dal pilota per mezzo di una spia sul cruscotto.
Per ottenere la certificazione fu necessario dotare l’elicottero di un dispositivo acustico che avverte il pilota in caso di bassi giri o di malfunzionamento del dispositivo tendicinghia.
Sia la trasmissione principale (con lubrificazione a spruzzo) sia il rotore di coda dispongono di ingranaggi conici a spirale e sensori che avvisano il pilota in caso di presenza di limature metalliche dovute ad anomalie.
Gli alberi cardanici della trasmissione e del rinvio del rotore di coda sono stati sostituiti da giunti flessibili detti “flectors” che non richiedono manutenzione.
Non ci sono né radiatore di raffreddamento né pompe.
Il rapporto giri rotore principale/motore è di 1:5, mentre il rapporto giri rotore di coda/motore è di 1,28/1.

Motore

Il motore è montato nella sezione inferiore del traliccio centrale ed è parzialmente esposto sia per un migliore raffreddamento sia per facilitare l’ispezione prevolo e la manutenzione.
Nella sua versione originale il Robinson R22 era provvisto di un motore a quattro cilindri Lycoming O-320-A2B erogante una potenza massima di 112/150 kW/cv montato orizzontalmente. La potenza massima continua disponibile tuttavia era volutamente ridotta a 92.5/124 kW/cv a 2'652 g/min e questo per estendere fino a 2'000 ore gli intervalli per la revisione generale (TBO).
Il raffreddamento del motore avviene per mezzo di una ventola connessa direttamente al motore racchiusa all’interno di una struttura costruita in fibra di vetro e alluminio che convoglia l'aria verso i cilindri e il radiatore dell’olio. Altri condotti spingono l’aria di raffreddamento verso l'alternatore e la trasmissione principale del rotore.
L'aria d’induzione entra attraverso un ingresso sul lato destro dell'elicottero e passa attraverso un condotto flessibile alla scatola dell'aria del carburatore. Una presa d'aria calda fornisce aria riscaldata. Un’apertura controllata dal pilota consente all'aria fredda o calda di fluire fino al carburatore attraverso il filtro dell'aria. In questo modo il pilota evita il pericolo di ghiacciamento del carburatore.
Il serbatoio della benzina che ha una capacità di 75 litri (19.8 USG) è montato sopra il motore. La benzina giunge al carburatore per gravità e pertanto non vi è una pompa. Il consumo medio orario è di circa 35 litri. Il motore Lycoming nelle versioni O-320-A2B and A2C funziona con benzina avio 80/87 ottani.
Il serbatoio dell’olio ha una capacità di 7,5 litri (2 USG).

Equipaggiamenti opzionali

Tra gli equipaggiamenti opzionali inizialmente disponibili vi erano l’illuminazione per il volo notturno, il riscaldamento in cabina, il variometro, l’orologio di bordo digitale nonché vari modelli di radio.
Sulle versioni successive più tardi sono stati offerti governor, freno rotore, interni in pelle, serbatoio ausiliario, galleggianti per uso anfibio, gancio baricentrico, serbatoio ausiliario, porte bombate interamente trasparenti, e per le versioni di polizia altoparlanti, luci di ricerca, e altro ancora.

Tabella dimensioni

La superficie del disco rotore è di 46.21 mq mentre quella del rotore di coda è di 0.89 mq. Al peso massimo di decollo il carico del disco rotore è di 12.76 kg/mq.

Pesi e carico utile

Il peso a vuoto dell’elicottero è di circa 361 kg (796 lb), mentre il peso massimo al decollo è di 590 kg (1'300 lb). Il carico utile è di circa 229 kg (505 lb).

Prestazioni

La tabella seguente mostra le prestazioni del Robinson R22 provvisto di motore Lycoming O-320-A2B:

Il Robinson R22 in Svizzera

Il primo Robinson R22 fu immatricolato in Svizzera il 17 settembre 1980 dalla Transair SA che all’epoca era l’importatore ufficiale di questo marchio. Si trattava dell’esemplare con il n/s 029 che ricevette la matricola civile elvetica HB-XID.
La Transair nel corso del 1981 importò altri apparecchi recanti le matricole HB-XLM (n/s 72), HB-XLN (n/s 73), HB-XMF (n/s 159), HB-XMH (n/s 96), HB-XMK (n/s 104) e HB-XMP (n/s 161). Questi apparecchi furono in seguito rivenduti sia a privati sia a operatori civili.
Tra i primi in Svizzera ad impiegare commercialmente questo modello ci fu la Säntis-Heli basata all’aeroporto di Sitterdorf/TG.

In Svizzera l’R22 (e le versioni successive come la HP, la Alpha, la Beta, ecc. che incorporano vari perfezionamenti e migliori prestazioni di volo) ha ottenuto un buon successo commerciale.

Due parole sul mast-bumping

Mast-bumping letteralmente tradotto significa “battere - o colpire - l’albero (rotore)". E' un pericoloso fenomeno che può provocare la distruzione e/o la separazione del mozzo rotore dall’albero.
Il disco rotore sviluppa una forza detta portanza che si oppone a quella di gravità che in fisica è misurata in “g”.
Come sappiamo in circostanze normali il valore dell’accelerazione di gravità sulla superficie della terra è di 1g positivo, ossia un valore medio di 9.8 m/sec, che corrisponde in pratica al peso dell’elicottero.
Durante le normali manovre di volo l’assetto dell’elicottero ovviamente cambia. Per la sicurezza delle operazioni il costruttore nel manuale di volo stabilisce quali sono i limiti operativi dell’elicottero. Rispettandoli è possibile utilizzare l’elicottero in modo sicuro, ma se volontariamente o involontariamente questi limiti sono superati gli occupanti possono correre seri pericoli.
Quando il carico del rotore principale è inferiore ad 1g si verifica una cosiddetta "condizione di bassi g” in inglese “low-g condition”. Il pilota viene a trovarsi in questa situazione quando ad esempio durante il volo di crociera compie una repentina affondata (pushover) oppure quando improvvise turbolenze riducono temporaneamente la forza di gravità. In queste circostanze si crea uno squilibrio delle forze in gioco, e soprattutto per gli elicotteri provvisti di rotori bipala questo può essere estremamente pericoloso.

Una questione di fisica

Nelle condizioni di “low g” poiché il vettore di portanza è inferiore al vettore della gravità, il momento di spinta generato dal rotore di coda tende a far inclinare la fusoliera dell'elicottero verso sinistra (nel caso di elicotteri con rotori che girano a sinistra). Il pilota istintivamente cerca di correggere il rollio spostando lo stick a destra. Dato che il carico sul disco rotore è basso e non supporta completamente il peso della fusoliera a questo punto il rollio aumenta finché il sistema del rotore raggiunge i suoi limiti strutturali. La cerniera di flappeggio (flapping hinge) che unisce il portapala al mozzo inizia a picchiare (bump) contro l’albero rotore (mast) e si verifica appunto il “mast-bumping”. Ad ogni urto (bump) l’albero rotore, che è cavo, si indebolisce finché nei casi estremi in brevissimo tempo si verifica un cedimento strutturale. Le forze in gioco sono tali che a cedere possono essere i bulloni dei portapala, la testa rotore e lo stesso albero rotore.

Notizie interessanti…

Il Robinson R22 (n/s 002) N32AD che servì ad ottenere la certificazione civile oggi è preservato nella collezione dello Smithsonian Air and Space Museum.

Nei primi anni Ottanta la domanda degli operatori era tale che i prezzi di vendita degli R22 d’occasione erano di poco inferiori a quelli degli apparecchi nuovi.

In occasione del 40esimo anniversario dall’introduzione sul mercato dell’elicottero, all’Heli-Expo tenutosi ad Atlanta da 4 al 7 marzo 2019 l’esemplare con numero di serie 4997 non a caso ha ricevuto l'immatricolazione civile N40YR ed è stato dipinto con gli identici colori del primo prototipo. Internamente l’elicottero dispone invece di una moderna elettronica che include una radio/GPS Avidyne IFD 440 e di supporti per l’impiego di dispositive elettronici quali iPhone o iPad.