L’X-51A WaveRider, dimostratore tecnologico costruito da Boeing, divisione Phantom Works, ha compiuto il record di permanenza in volo per un veicolo propulso da motore scramjet, sostentandosi a velocità supersonica per tre minuti e mezzo ma fallendo l’obiettivo di arrivare a Mach 6 per portarsi stabilmente in regime di volo ipersonico. L’unico precedente nel 2004, quando l’X-43 della NASA ha raggiunto velocità di Mach 9.6 per circa 10 secondi.

Il veicolo è stato sganciato in volo sopra il Pacifico al largo della California a 50.000 piedi di altitudine, dalla sede posta sotto l’ala sinistra di un B-52H Stratofortress dell’Air Flight Test Center, decollato dalla base aerea di Edwards. Quattro secondi dopo, un booster a propellente solido derivato dall’ Army Tactical Missile Systems (ATACMS) ha accelerato l’X-51A fino a Mach 4.5 prima di venire separato da esso assieme ad un interstadio collegato. Nel motore scramjet SJY61 sviluppato da Pratt & Whitney Rocketdyne ha avuto quindi inizio la combustione di una miscela di etilene gassoso e di carburante JP-7 (lo stesso usato dall’SR-71 Blackbird), che dopo un breve periodo, ha alimentato da solo il veicolo. L’X-51A ha raggiunto in modo autonomo un’altitudine di circa 70.000 piedi e una velocità di circa Mach 5 per 200 secondi (invece dei 300 preventivati), prima di perdere potenza per una causa imprevista e quindi precipitare in mare come da programma. Generalmente si intende raggiunto il regime di volo ipersonico a velocità superiori a Mach 5.

I sensori a bordo hanno trasmesso i dati sia ad un aereo P-3 Orion della US Navy che ai centri di controllo a terra di Point Mugu, Edwards e Vandenberg. I tecnici valuteranno i terabytes di dati telemetrici raccolti prima di pianificare voli aggiuntivi con i tre restanti veicoli di prova a partire dal 2011, bilancio permettendo.

“Questo è un nuovo record mondiale e pone le basi per diverse applicazioni ipersoniche, per l’accesso allo spazio, ricognizione, attacco, proiezione globale e trasporto commerciale”, ha detto Joe Vogel, direttore dei programmi ipersonici alla Boeing.
Charlie Brink, direttore del programma X-51A presso l’Air Force Research Laboratory della Wright-Patterson Air Force Base, in Ohio, ha dichiarato: “Siamo felicissimi di aver raggiunto molti degli obiettivi di prova nel primo test ipersonico dell’X-51A. Questo balzo nella tecnologia motoristica è equivalente al passaggio avvenuto dopo la seconda guerra mondiale dai motori ad elica a quelli a reazione”.

Se le prove del prossimo anno daranno i risultati attesi l’Usaf potrà iniziare a progettare immediate applicazioni basate sulla tecnologia del WaveRider. Un missile cruise così concepito potrebbe coprire 1.000 km in un quarto d’ora e affiancarsi ai convenzionali missili balistici come assetto per attacchi a grandi distanze. Ulteriori applicazioni riguardano da vicino nuovi vettori spaziali, ideati per utilizzare nelle prime fasi di volo un motore scramjet anzichè il normale motore a razzo a propellente liquido che necessita del trasporto interno dell’ossidante, e il prototipo HTV-2 (Hypersonic Technology Vehicle) in sviluppo dalla Darpa (noto come Falcon), programma di studio volto al collaudo di tecnologie innovative da impiegare su un potenziale bombardiere con propulsione a ciclo combinato turbina/scramjet in grado di raggiungere ogni punto del globo in due ore a Mach 10, requisito posto in via preliminare dall’Aeronautica statunitense per il 2035.

Animazione del test

Pratt & Whitney Rocketdyne si è aggiudicata un contratto di 10 mesi dalla Lockheed Martin per la progettazione preliminare di un acceleratore ad alta velocità destinato ad un nuovo propulsore a ciclo combinato basato su turbina (TBCC), che potrebbe consentire il volo sostenuto a Mach 6 per le future piattaforme di attacco e ricognizione americane. Il sistema di propulsione TBCC è costituito da un turbogetto, il cui compito è spingere il velivolo fino a Mach 3, e un motore ramjet, che può funzionare da Mach 2.5 a Mach 6. Nella prima fase di questo programma dimostrativo Pratt & Whitney svilupperà un progetto iniziale di camera di combustione ramjet a doppia modalità di funzionamento con i relativi componenti di controllo e sistemi di alimentazione. Pratt & Whitney definirà anche i requisiti per un impianto di prova dove eseguire i test del sistema di propulsione TBCC in modalità di transizione.

“Questo contratto si basa sul successo dei nostri test a terra della tecnologia di motore a ciclo combinato sviluppata per il programma Falcon e ora continuiamo a maturare l’hardware necessario ad un sistema di propulsione dual-mode ramjet”, ha detto Cal DeFreese, responsabile del programma. “Il dimostratore permetterà una preziosa riduzione del rischio relativo al progetto, in vista delle future opportunità di prove in volo”.

Le applicazioni del sistema di propulsione TBCC potrebbero includere velivoli ipersonici riutilizzabili per missioni di strike globale e ricognizione. In particolare tali studi, finanziati dalla Darpa all’interno di Falcon e culminati nel programma Blackswift/HTV-3X (cancellato a ottobre 2008 per taglio dei fondi), che vedono in prima linea Lockheed Martin e Boeing, volgono alla progettazione di un bombardiere ipersonico non pilotato, spendibile e riutilizzabile, capace di decollare dagli Stati Uniti ed arrivare su un bersaglio qualunque nel mondo in meno di due ore. Il Pentagono ha deciso quindi di procedere per gradi continuando a finanziare il programma HTV-2 (Hypersonic Technology Vehicle) per lo sviluppo di materiali, motori, aerodinamica, sistemi di navigazione e controllo utilizzabili su un velivolo di prova, terminando così i programmi di studio SLV (Small Launch Vehicle, piattaforma per il lancio di piccoli satelliti in orbita bassa, completato) e CAV (Common Aero Vehicle, veicoli ipersonici manovrabili in grado di rientrare in atmosfera rilasciando fino a 1000 libbre di munizioni in volo suborbitale).

Boeing dal canto suo procede nello svilppo dell’X-51A WaveRider, prototipo di missile da crociera ipersonico spinto inizialmente da un booster a razzo e quindi da un motore scramjet in grado di accelerarlo a velocità oltre mach 6.5. Pratt & Whitney Rocketdyne, incaricata dello sviluppo del motore, è il principale referente americano dei programmi di ricerca riguardo nuove tecnologie legate alla propulsione aerospaziale.

AeroVironment si è aggiudicata un contratto semestrale di 636 mila dollari della Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) per la continuazione del programma Nano Air Vehicle (NAV), con opzione di finanziamento per altri 18 mesi. La prima fase del programma, del valore di 1.7 milioni di dollari, si è completata con il fissaggio del progetto preliminare. Ora nella seconda si procederà allo sviluppo di un prototipo di micro-aereo con ali battenti la cui dimensione massima non supererà gli 8 cm e il peso i 10 grammi (con un carico pagante di 2 grammi).

Il programma è stato avviato dalla Darpa al fine di sviluppare una nuova classe di sistemi aerei in grado di svolgere missioni all’aperto o all’interno di edifici o luoghi chiusi. Impiegando tecnologie mimetiche prese in prestito dal mondo naturale (in particolare dagli insetti), questo microvelivolo è concepito per fornire nuove capacità di ricognizione e intelligence in ambienti urbani. La ricerca riguarderà l’ottimizzazione aerodinamica con l’utilizzo di particolari profili alari che permetteranno di operare a bassi numeri di Reynolds (Re < 15.000), sistemi di propulsione e sostentamento efficienti in modo da aumentare autonomia e raggio d’azione, nuovi sensori di guida e navigazione in grado di operare anche in ambienti dove i segnali GPS sono degradati.

Il team impegnato nello sviluppo del NAV ha sviluppato anche i MAV (Micro Air Vehicle) Black Widow e Wasp sempre per la Darpa.

“I nostri UAS (Unmanned Aircraft System) Raven e Wasp III sono iniziati come programmi di sviluppo simili al programma NAV, e ora contribuiscono a proteggere la vita e a migliorare l’efficacia operativa dei combattenti” ha detto John Grabowsky, vice presidente esecutivo e general manager dei sistemi senza pilota alla AV. “Il programma NAV rappresenta il primo sviluppo di una nuova e rivoluzionaria classe di UAS che potrebbe fornire nuove preziose capacità ai nostri clienti,” ha aggiunto Grabowsky.

Le forze armate americane usano in modo esteso UAS di AeroVironment lanciati a mano per missioni di sicurezza delle basi, ricognizione dei tragitti, missioni di pianificazione, valutazione dei danni in battaglia e protezione contro minacce terroristiche. L’US Army ha riferito che i suoi Ravens sono stati utilizzati per circa 150.000 ore di combattimento nel 2007.

AV ha consegnato oltre 9.000 piccoli aerei senza pilota fino ad oggi, fra cui Raven, Wasp e Puma.

Hummingbird (colibrì), elicottero unmanned sviluppato da Boeing in collaborazione con la Darpa (Defense Advanced Research Projects Agency) e l’US Army, ha compiuto un volo di 18.7 ore consecutive che potrebbe fargli aggiudicare il record per i velivoli senza equipaggio della classe 500 – 2.500 kg.
Durante il volo presso lo Yuma Proving Ground nel sud-ovest dell’Arizona, l’A160T, provvisto internamente di un carico pagante simulato di 136 kg, ha raggiunto un’altitudine di 15.000 piedi, atterrando con carburante utile ancora per 90 minuti.

“Con la sua capacità di operare autonomamente per periodi estremamente lunghi, trasportando nel contempo pesanti carichi utili, l’ A160T è perfettamente progettato per una varietà di missioni militari”, ha detto Grady Eakin, direttore Business Development di Boeing Advanced Systems. “Le ampie baie interne possono ospitare contemporaneamente vari pacchetti di sensori, permettendo così di eseguire simultaneamente missioni prolungate di intelligence, ricognizione, sorveglianza, acquisizione obiettivi, trasmissione comunicazioni, attacco diretto e altre missioni durante la stessa sortita. Un modulo montato esternamente può consentire ulteriori carichi per trasportare rifornimenti pesanti o recuperare assetti di alto valore con grande precisione”.

Lo UAV utilizzato nel test è stato uno degli A160T che Boeing Advanced Systems sta costruendo per i propri clienti tra cui la DARPA, l’US Army Aviation Applied Technology Directorate e l’US Naval Air Systems Command. Lo stesso velivolo ha raggiunto un’altra tappa importante il 9 maggio dopo aver completato con successo dimostrazioni HOGE (hover out of ground effect) ad altitudini di 15.000 e 20.000 piedi. “Il test Hoge è stato un volo importante perché dimostra una capacità che altri velivoli senza pilota ad ala rotante non possono fornire”, ha affermato Jim Martin, direttore del programma A160T. “L’abilità di sostentarsi fisso ad alta quota pone l’ A160T al di sopra di determinate zone montagnose e fuori dalla portata di alcune difese a terra, fornendo capacità di intelligence, ricognizione, sorveglianza e acquisizione obiettivi, e svolgendo altre missioni per le truppe a terra”.

Con l’ultimo test si chiude la prima fase di programma, che ha visto anche un volo di otto ore con velocità di punta di 263 km/h, con carico di 1.000 lb (454 Kg) a 962 km di distanza. Seguirà ora un periodo di otto mesi in cui verranno consolidate le tecnologie impiegate e l’affidabilità del sistema in unione alle suite di sensori in sviluppo, e in cui verranno svolte 60 ore di test programmati in volo per estenderne l’inviluppo e 250 ore di test a terra.

Hummingbird si caratterizza per una tecnologia del rotore che migliora notevolmente l’efficienza globale delle prestazioni regolandone la velocità a seconda delle diverse altitudini, pesi e velocità di crociera. L’A160T misura 10.6 metri di lunghezza con un diametro del rotore di 11 metri, può volare a più di 260 km/h con una quota operativa compresa fra i 20.000 e i 30.000 piedi (con possibilità di hovering fino a 15.000 piedi) e autonomia per più di 20 ore.