di  -  lunedì 29 aprile 2013

Nel precedente post abbiamo parlato del North American X-15, un velivolo pilotato che fu capace di ottenere importantissimi record di velocità e quota nei lontani (quantomeno tecnologicamente) anni ’50-60, e che gli hanno attribuito la definizione di primo “spazioplano” della storia.

Quest’oggi faremo un grande balzo temporale fino ai giorni nostri, andando a scoprire un velivolo estremamente interessante, frutto delle continue ricerche della NASA, la quale ha sempre rappresentato l’istituzione che maggiormente ha spinto la ricerca in tale settore.

LA NASA ED IL PROGETTO HYPER-X

Tra le varie ricerche condotte dalla NASA, ve ne era una rivolta principalmente allo studio di sistemi propulsivi adatti ad operare a velocità ipersoniche che fossero in grado di operare senza disporre a bordo del comburente, ma utilizzando l’ossigeno normalmente contenuto nell’aria, in maniera analoga  quanto avviene nei normali motori Turbogetto, ma opposta a quanto avviene nei motori a razzo, per i quali sia il combustibile che il comburente devono essere presenti a bordo, con conseguenze sul peso e sull’autonomia del velivolo.

Per portare avanti questi studi venne creato il programma Hyper-X, ed al cui interno vennero sviluppati anche due dimostratori molto interessanti, che vedremo in dettaglio in questo e nel prossimo post.

Il progetto Hyper-X aveva come obiettivo principale quello di sviluppare motori sempre più prestazionali ed efficienti per permettere di raggiungere velocità ipersoniche, risultato ottenibile mediante varie tecnologie (che affronteremo in dettaglio in seguito):

  • Motori a Razzo (Endoreattori): I motori a razzo, utilizzati anche da alcuni dei velivoli finora presentati (Boeing X-1, Douglas D-558, North American X-15), presentano il difetto di richiedere che il combustibile ed il comburente siano presenti a bordo, limitando come già detto l’efficienza della soluzione (maggiore peso e minore autonomia)
  • Statoreattori (Ramjet): sono dei motori nei quali sono assenti parti in movimento quali Compressori e Turbine, nei quali il comburente è rappresentato dall’aria disponibile nell’ambiente, la quale viene aspirata attraverso una presa d’aria e compressa grazie allo sfruttamento opportuno dei fenomeni dinamici che avvengono al suo interno. Presentano il  vantaggio rispetto ai motori a razzo di utilizzare l’aria atmosferica come comburente, ma sono limitati nel funzionamento grossomodo nell’intervallo tra Mach 1 e Mach 6, sebbene siano in grado di fornire un minimo di spinta anche a partire da velocità inferiori a Mach 1, ma con rese assolutamente scadenti.
  • Scramjet: sono molto simili ai Ramjet, ma rispetto ai primi sono in grado di lavorare fino ad oltre Mach 15, sebbene non sia ancora stato dimostrato con assoluta certezza il loro limite superiore.

Allo scopo di testare sul campo gli innovativi propulsori Scramjet sviluppati, la NASA spinse i propri partner tecnologici alla realizzazione di un velivolo dimostratore senza pilota non riutilizzabile, il Boeing X-43 (originariamente sviluppato dalla MicroCraft Inc. – divenuta in seguito parte della Boeing).

Tale velivolo, caratterizzato da dimensioni davvero ridotte (3.65 m di lunghezza, circa 1400 kg di peso), necessitava di essere portato in volo ad una velocità di circa Mach 4.5 (sebbene nelle missioni venne portato direttamente alla velocità operativa), pertanto venne sviluppata a tale scopo una versione modificata del razzo Pegasus in grado di accogliere sul muso l’X-43, razzo che veniva portato in volo da un Boeing B-52 “Stratofortress” e, sganciato ad una quota ancora insufficiente per il volo dell’X-43, proseguiva il suo volo portando sino alla quota di circa 29.000 m alla quale l’X-43 si separava e proseguiva autonomamente il volo.

La versione A dell’X-43 ha effettuato il primo volo il 2 Giugno 2001, purtroppo senza successo a causa di problemi di controllo del razzo vettore dopo circa 13 secondi dal momento in cui venne sganciato dal B-52, fattore che portò il centro di controllo ad attivare le cariche esplosive contenute nel Pegasus e distruggerlo per ragioni di sicurezza.

Un secondo ed un terzo esemplare dell’X-43A vennero realizzati e, sebbene identici nell’aspetto, i tre esemplari presentavano alcune differenze non visibili esteriormente ed in particolare il primo ed il secondo esemplare erano stati progettati per operare sino a Mach 7 mentre il terzo fino a Mach 10.

Il secondo esemplare volò, questa volta con successo, il 7 Marzo 2004 quando volò autonomamente per circa 11 secondi raggiungendo Mach 6.83.

All’esaurimento del combustibile dopo 11 secondi il velivolo venne manovrato in modo da continuare il volo ipersonico e raccogliere dati importantissimi fino a quando il rallentamento dovuto all’attrito con l’aria non ne ha ridotto considerevolmente la velocità ed è stato fatto precipitare nell’oceano.

Il terzo esemplare volò poco dopo, il 22 Novembre 2004, raggiungendo Mach 9.68 ad una quota di 34.000 m.

Del Boeing X-43 ne erano state previste ulteriori versioni (BCD) ciascuna differente rispetto alla versione A sotto vari aspetti (sistema di propulsione, combustibile, dimensioni, velocità massima), ma il progetto venne terminato circa un anno dopo il terzo volo (sebbene la versione D sia stata sviluppata, esclusivamente come studio di fattibilità, sino a Settembre 2007)

Con alcune immagini del Boeing X-43 concludiamo anche il post odierno:

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(Design del Boeing X-43)

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(Il razzo vettore Pegasus ed il Boeing X43 – Courtesy of NASA)

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(Boeing B-52 “Stratofortress” in decollo con lo “stack” Pegasus – X-43 – Courtesy of NASA)

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(Boeing B-52 “Stratofortress” in volo con lo “stack” Pegasus – X-43 – Courtesy of NASA)

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(lo “stack” prima della separazione dell’X-43 dal Pegasus – Courtesy of NASA)

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(Rendering del Boeing X-43 in volo – Courtesy of www.globalaircraft.org)

Prima di chiudere e di salutarvi voglio scusarmi con voi lettori per l’incostanza dei miei ultimi post, dovuta alla difficoltà di coniugare i miei impegni lavorativi e privati con l’attività di divulgazione su queste pagine, ma spero che nonostante queste “assenze” continuerete a seguire ed apprezzare la rubrica Energia e Futuro ed AppuntiDigitali.

4 Commenti »

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  • # 1
    andrea
     scrive: 

    ciao grazie per il bell’articolo, secondo te esistono aerei ipersonici segreti? cosa ne pensi di Aurora?
    http://it.wikipedia.org/wiki/Aurora_(aereo)

  • # 2
    andrea
     scrive: 

    e anche di Falcon http://it.wikipedia.org/wiki/DARPA_Falcon_Project

  • # 3
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ andrea

    progetti segreti credo che ne esistano, così come sono sempre esistiti… ma in quanto segreti è estremamente difficile discriminare tra le supposizioni, le presunte prove e le mistificazioni… Su Aurora, inteso come ricognitore supersonico, sono abbastanza scettico per le stesse motivazioni che molti hanno espresso riguardo l’utilità di un ricognitore con quelle caratteristiche nell’era dei satelliti, però mai dire mai… il Falcon Project è invece riconosciuto dalla NASA, però non credo che vadano in giro a seminare troppi dettagli…

  • # 4
    andrea
     scrive: 

    Ciao simone grazie della risposta, ti leggo sempre con piacere.

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