La Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) ha assegnato a Pratt & Whitney Rocketdyne un contratto, del valore di 1 milione di dollari, per progettare un motore adatto alle esigenze del programma di ricerca Transformer (TX), volto allo studio di un veicolo da strada capace di decollare e atterrare verticalmente. Il motore userà la tecnologia EnduroCORE sviluppata da Pratt & Whitney Rocketdyne. Si tratta di un motore diesel a basso consumo durevole, leggero e silenzioso progettato per supportare applicazioni che vanno dalla propulsione alla produzione di energia. La consegna è prevista per il 2015.

“Siamo onorati che la DARPA abbia scelto Pratt & Whitney Rocketdyne per progettare il motore di un veicolo che aiuterà le nostre truppe in missione in modo efficace e sicuro senza essere condizionate dalla viabilità esistente e dalle zone di atterraggio convenzionali”, ha dichiarato Scott Claflin, direttore di Power Innovations, una divisione di Pratt & Whitney Rocketdyne.

Il veicolo TX, ancora in fase concettuale, sarà progettato per trasportare fino a quattro soldati equipaggiati o 454 kg di materiale. Sarà capace di decollo e atterraggio verticale e autonomia fino a 463 km senza dover fare rifornimento. L’esigenza di incrociare un humvee con un elicottero nasce dall’idea di poter evitare in questo modo di subire attacchi asimmetrici in contesti urbani, o sulle strade normalmente trafficate nei teatri d’operazione, potendo decollare in spazi ridotti in situazioni di pericolo o evitare di utilizzare quei percorsi prevedibili su cui si concentrano gli attacchi degli “insurgents”. Le applicazioni vanno dai rifornimenti, al trasporto di soldati in zona d’operazione, all’estrazione di soldati impegnati in battaglia in situazione di difficoltà, o evacuazione medica. Guida, navigazione e controllo si baseranno su sistemi automatici che non richiederanno l’utilizzo di un pilota esperto.

Nella prima fase del programma verranno testati sistema di propulsione, superfici alari adattabili, materiali leggeri e nuovi controlli di volo per implementare la capacità VTOL (vertical take-off and landing) del veicolo con modalità di volo semi-automatica. L’eventuale successo di questa prima fase aprirà le porte a successivi sviluppi fino a che il progetto non sarà ritenuto maturo abbastanza per avviare la produzione.

Al programma partecipano oltre a Pratt & Whitney Rocketdyne, AAI e Lockheed Martin in veste di prime contractor; la Carnegie Mellon University, Aurora Flight Sciences, ThinGap, Metis Design, e l’agenzia governativa Small Business Innovation Research (SBIR).

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

Boeing ha lanciato con successo l’ Orbital Test Vehicle (OTV), noto anche come X-37B, dimostratore tecnologico di veicolo spaziale riutilizzabile non pilotato per l’Aeronautica Militare USA. L’OTV è stato lanciato a bordo di un razzo Atlas V della United Launch Alliance dal complesso di lancio 41 di Cape Canaveral gestito dal 45° Space Wing dell’USAF, e posizionato in orbita bassa, dove eseguirà numerosi test riguardo navigazione e controllo, protezione termica, avionica, sistemi elettromeccanici, prima di atterrare orizzontalmente in modo automatico sulla pista della base aerea di Vandenberg, quando il comando a terra ne ordinerà il rientro.

L’OTV è un prototipo su scala ridotta (lunghezza 8.9 m, peso al decollo di 4.9 tonnellate, apertura alare di 4.5 m) progettato per il lancio verticale e la permanenza prolungata in orbita bassa (fino a 9 mesi) dove potrà effettuare sperimentazioni di nuove tecnologie di interesse per l’aeronautica ogni volta che questa ne senta l’esigenza. Fungerà anche da laboratorio spaziale per lo sviluppo a basso rischio di tecnologie da inserire nei futuri satelliti della Difesa USA.

L’X-37B è il primo veicolo riutilizzabile, dopo lo Shuttle Orbiter della NASA, con la possibilità di riportare a terra gli esperimenti compiuti nello spazio per sucessive analisi, e subire ispezioni tecniche post missione.
L’OTV impiega tecnologie sviluppate grazie agli investimenti compiuti nel programma X-37, iniziato nel 1999 e concluso nel 2004, da parte di US Air Force, NASA, e Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), e dei programmi correlati X-40 e ALTV. Il Team industriale comprende Boeing, United Launch Alliance (joint venture fra Boeing e Lockheed Martin), e Astrotech.

La missione è coincisa con il primo lancio di un Atlas V in configurazione 501, che non richiede motori a propellente solido data la leggerezza del carico, e con il primo lancio da circa cinque anni che coinvolge una carenatura del muso del missile con diametro della classe 5 metri.

Una volta provata la capacità di essere velocemente rimesso in orbita, e la sua efficacia in termini di contributi tecnologici e costi, l’X-37B potrà passare in futuro ad uno stabile impiego operativo.

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.