La tecnologia ipersonica, ovvero capace di sviluppare missili e veicoli di rientro plananti (Hgv – Hypersonic Glide Vehicle) per missili balistici, è ormai una realtà affermata e in via di espansione, con Russia e Cina prime nazioni ad aver schierato sistemi di questo tipo, e l’Occidente in fase di sperimentazione avanzata.
La Francia, ad esempio, recentemente è entrata nel novero dei Paesi “ipersonici” grazie al test del Vmax, un Hgv, che è stato coronato da successo, ma in generale l’Occidente appare indietro rispetto ai suoi concorrenti diretti.
L’ipersonico pone delle sfide ingegneristiche non indifferenti, legate soprattutto all’alta temperatura sviluppata sulla fusoliera (a causa dell’attrito dell’aria) che richiede adeguati sistemi di raffreddamento per permettere al veicolo di non distruggersi ma soprattutto per permettere ai sistemi di bordo di funzionare correttamente, stessa problematica da risolversi per quanto riguarda le accelerazioni che a velocità superiori a Mach 5, in caso di bruschi cambi di direzione, potrebbero rivelarsi distruttive anche per la stessa cellula.
Una delle modalità di risoluzione del problema del surriscaldamento, per quanto riguarda i vettori, è stata trovata nel raffreddamento ablativo, ovvero nell’evaporazione degli strati esterni di copertura del veicolo, un’altra, ma valida solo per i missili da crociera, sviluppando un carburante più resistente al calore capace di incassarne, assorbendoli, gli effetti e quindi fungendo da refrigerante.
Se gli alianti ipersonici sfruttano come booster un missile balistico, i vettori da crociera possono usare anche motori scramjet o ramjet che sono due tipi di propulsione “air breathing” (cioè “respirano” aria) che offrono il vantaggio di non dover trasportare l’ossidante per la combustione, riducendo così il peso al lancio e pertanto aumentando il carico utile (o entrambi). Gli ultimi 20 anni hanno visto lo sviluppo di scramjet affidabili ed efficienti da parte di diversi Paesi ma un campo di ricerca interessante che potrebbe portare a veicoli ipersonici veramente pratici è il motore a “ciclo combinato” in cui una turbina o un razzo è combinato con un ramjet e uno scramjet, con tutti i motori che condividono lo stesso percorso del flusso d’aria. Questa soluzione ha il vantaggio di ridurre il numero di sistemi di propulsione separati necessari per il volo ipersonico indipendente. La tecnologia scramjet non è nuova, ed è stata utilizzata anche da veri e propri velivoli pilotati come il Bell X-15 che nel 1967 volò con un propulsore di questo tipo per scopi sperimentali.
L’ipersonico quindi andrà ad abbracciare anche le costruzioni aeronautiche classiche? Vedremo velivoli capaci di volare stabilmente a più di Mach 5?
A quanto pare l’industria si sta muovendo in questo senso, e nemmeno da poco: il cosiddetto “progetto Aurora” statunitense, che si dice risalga addirittura agli anni ’80, sembra essere un progetto di ricerca di un velivolo che sarebbe in grado di sviluppare velocità comprese tra Mach 4 e Mach 6 e che, teoricamente, dovrebbe sostituire il velivolo da ricognizione supersonico (Mach 3+) SR-71 “Blackbird”, che è stato ritirato dal servizio nel 1999. Il “progetto Aurora” avrebbe anche un nome ufficiale: SR-91.
“Skunk Works” di Lockheed, ora Lockheed Advanced Development Company, è l’appaltatore principale più probabile per il velivolo pilotato che dovrebbe avere la stessa funzione del suo illustre predecessore, ovvero un ricognitore strategico.
Non esistono prove provate dell’esistenza di questo aereo, se non qualche immagina sfocata di un oggetto dalla forma triangolare volante ad alta quota e qualche “bang” sonico che è stato udito sulla California, ovvero a poca distanza da Groom Lake (Nevada) dove proprio la “Skunk Works” di Lockheed ha testato nel corso dei decenni i suoi velivoli sperimentali.
Gli Stati Uniti stanno quindi puntando tutto su questo progetto di ricerca? A quanto pare no.
Sappiamo infatti che esiste anche un programma unmanned, noto Hypersonic Technology Vehicle 2 (HTV-2), che prevede la raccolta di dati su aerodinamica, effetti aerotermici e guida, navigazione e controllo ad altissime velocità. L’HTV-2 ha completato il suo primo volo nell’aprile 2010 e il secondo nell’agosto 2011. Il veicolo avrebbe raggiunto una velocità massima di Mach 20 e l’esperienza fatta e i dati acquisiti dall’HTV-2 vengono utilizzati per l’SR-72, che sarà un velivolo da ricognizione strategica ipersonico all’avanguardia. A quanto sembra, l’SR-72 sarà alimentato da due motori: uno a turbina fino a raggiungere una velocità di Mach 3, mentre il ramjet dual-mode fornirà potenza per il volo a velocità ipersoniche. L’aereo utilizzerà un singolo ugello di ingresso sia per il motore a turbina che per il ramjet per ridurre la resistenza cioè esattamente con lo stesso principio citato prima per quanto riguarda i motori a ciclo combinato, che Lockheed sta sviluppando con la Aerojet Rocketdyne, in grado di sviluppare velocità di Mach 6.
A quanto sembra l’SR-72 potrebbe anche svolgere missioni di combattimento, ovvero quello che è previsto per un progetto dell’U.S. Air Force per lo sviluppo di un velivolo ipersonico, probabilmente unmanned, modulare che possa essere configurato per trasportare carico bellico per missioni di attacco, oppure un pacchetto di sensori che gli permetta di condurre missioni di intelligence, sorveglianza e ricognizione (ISR).
Stiamo parlando del Project Mayhem, che inizialmente si pensava fosse solamente un banco di prova per l’SR-72 ma che ora sembra destinato a evolversi in qualcosa di autonomo, stante i finanziamenti e i documenti pubblicati a fine 2021 dall’U.S. Air Force Research Laboratory (Afrl) in cui il nome è stato cambiato da “Expendable Hypersonic Multi- Mission Air-Breathing Demonstrator” a “Hypersonic Multi-mission ISR and Strike”, evidenziando così il possibile futuro utilizzo duale e continuativo di una piattaforma da attacco e ricognizione.
Anche in Cina stanno intraprendendo la stessa strada, e a novembre 2022 l’Istituto di Meccanica dell’Accademia della Scienze di Pechino ha affermato di essere riuscito a testare con successo un motore aeronautico capace di sviluppare velocità che si avvicinano a Mach 9. Secondo quanto riferito, il test condotto nella speciale galleria del vento dell’istituto è stato un successo, e sembrerebbe che il propulsore sia alimentato da normale combustibile avio, ovvero escludendo l’iniezione dell’idrogeno.
La Cina si è messa in corsa anche per arrivare a mettere in linea un aereo di linea ipersonico, ma si tratta di uno spazioplano, ovvero di un velivolo suborbitale che, nei progetti della Space Transportation (o Lingkong Tianxing in Cina), si lancia verticalmente nei cieli e, raggiunta l’altitudine di crociera si separa dai suoi booster e quindi sfiora il bordo dello spazio a Mach 6, atterrando verticalmente a destinazione con l’ausilio di un treppiede. L’azienda ha rilasciato un video pubblicitario che mostra i passeggeri a bordo di quello che sembra essere un aereo spaziale da 12 posti che si annida sotto una struttura aerodinamica a forma di delta, fiancheggiata da due razzi.
Tornando al settore militare, viene da chiedersi se i futuri velivoli ipersonici, siano essi da ricognizione o da attacco, saranno manned o unmanned. A quanto sembra per il momento si stanno percorrendo entrambe le strade, ma i progressi nel campo dell’intelligenza artificiale e gli svantaggi dati dalla presenza di un pilota, consigliano di percorrere la strada unmanned pilotabile a distanza. Un pilota, infatti, ha dei limiti fisici; la sua presenza richiede sistemi di sopravvivenza a bordo e lo stesso sedile eiettabile (o capsula) rappresenta un peso in più che potrebbe essere sfruttato per il carico utile o il carburante. Non da ultimo un pilota è una risorsa preziosa perché la sua formazione, soprattutto per velivoli altamente specializzati e che volano ai limiti delle possibilità ingegneristiche, richiede molto tempo, e quindi la sua eventuale perdita sarebbe molto costosa.
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