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Nuovo sistema propulsivo allo studio per gli SM-3

Riferimento | Aerospazio | Europa | Marina |

sm-3
La Missile Defense Agency ha assegnato a Pratt & Whitney Rocketdyne un contratto da 14 milioni dollari per testare nuove tecnologie di propulsione da applicare ai missili SM-3 Block IIB assegnati a compiti di difesa antimissili balistici (BMD). I test saranno incentrati sul collaudo di un nuovo sistema di controllo DACS (Divert and Attitude Control System), progettato per migliorare le prestazioni del missile e ridurre i rischi tecnologici connessi con lo sviluppo della nuova arma.

In particolare il programma di sviluppo del missile SM-3 Block IIB fa parte del cosiddetto Phased Adaptive Approach, un piano generale teso ufficialmente a difendere l’Europa e le forze americane sul continente da possibili attacchi iraniani; l’intero sistema è incentrato su piattaforme e sensori terrestri e navali aventi lo scopo di individuare e intercettare principalmente missili balistici a corto e medio raggio (SRBM e MRBM) a partire dal 2020.

Secondo quanto illustrato dal Presidente americano Obama, l’European Phased Adaptive Approach (EPAA) si articolerà in quattro fasi. La prima, già in essere, è dedicata alla valutazione delle minacce e allo schieramento in Turchia del radar AN/TPY-2 di Raytheon, di un centro di controllo e sul posizionamento nel Mediterraneo di navi Aegis con capacità BMD equipaggiati con lo SM-3 Block IA (dove già opera la USS Monterey).

La seconda fase vedrà lo schieramento nel 2015 dello SM-3 Block IB e l’installazione di 24 intercettori e di un radar SPY-1 in Romania, in pratica un sistema Aegis BMD basato a terra.

Nel 2018 con la terza fase del programma arriverà lo SM-3 Block IIA e si aggiungerà alla Romania un secondo sito di difesa antimissile equipaggiato con altri 24 intercettori e radar SPY-1 in Polonia, per la difesa contro missili balistici con gittata intermedia.

Infine nel 2020 la quarta fase si completerà con lo schieramento del missile più prestazionale SM-3 Block IIB sugli assetti navali e terrestri coinvolti per difendere Europa e Stati Uniti dalla minaccia di ICBM in partenza dal Medio Oriente. L’intero sistema sarà assistito da sensori a terra, in mare e nello spazio (le nuove costellazioni Precision Tracking Space System, PTSS, e Airborne Infrared, ABIR) più evoluti e nell’evenienza da batterie THAAD (Terminal High Altitude Area Defense).

Il DACS è un sistema di propulsione leggero e di precisione installato sull’ultimo stadio dell’intercettore, che utilizza dei propulsori a propellente liquido a reazione rapida per posizionarlo con precisione sulla traiettoria del missile in arrivo.

DACS
Il DACS fornisce due tipi di propulsione, uno per il controllo del quarto stadio del missile e l’altro per le manovre di intercettazione del Kinetic Vehicle. L’Attitude Control System (ACS) dispone di sei propulsori per gestire il controllo in rollio, beccheggio, imbardata dell’intercettore. Questi propulsori agiscono in sinergia per mirare il bersaglio in arrivo, in particolare per stabilizzare il seeker del missile in modo che possa inquadrare correttamente il bersaglio, i cui dati vengono convertiti in comandi di manovra. I quattro propulsori dedicati all’intercettazione finale forniscono brevi e potenti impulsi per posizionare rapidamente e con precisione il veicolo esoatmosferico sulla traiettoria di impatto, in modo da distruggere secondo il principio “hit-to-kill” la minaccia in arrivo.

La Missile Defense Agency è responsabile per lo sviluppo di un sistema di difesa stratificata contro i missili balistici, di cui la componente basata in mare e a terra in Europa è uno degli assetti, studiata specificatamente per intercettare e distruggere con impatto diretto i missili balistici nella fase mediana del loro profilo di volo.

Phased Adaptive Approach e simulazione di ingaggio:

Contratto di supporto per gli F-16 italiani

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f-16
Pratt & Whitney ha ricevuto un contratto da 6.8 milioni dollari dalla US Air Force per estendere il suo programma di gestione dei motori F100-PW-220E che equipaggiano gli F-16 dell’Aeronautica Militare Italiana. Questo contratto copre le attività di manutenzione fino al 2012, data in cui terminerà il leasing degli aerei come previsto dal programma Peace Caesar.

“Siamo orgogliosi di aver raggiunto gli obiettivi di disponibilità del motore e sostenuto le operazioni di volo in Italia in questi otto anni, e ci auguriamo di continuare il nostro rapporto con l’Aeronautica Militare Italiana e la US Air Force. Pratt & Whitney è impegnata a produrre i migliori motori militari con un ineguagliato ed economico livello di supporto, e siamo fiduciosi che l’Aeronautica Militare Italiana otterrà un elevato livello di prontezza operativa nell’ambito di questo programma”, ha dichiarato Mark Buongiorno, Direttore del programma per il motore F100 di Pratt & Whitney.

Secondo i termini di questa estensione contrattuale, Pratt & Whitney fornirà il sostegno ai motori F100-PW-220E in linea di volo, così come ai fornitori intermedi, e aggiornerà i depositi. Materiali, assistenza tecnica, manutenzione, riparazioni e gestione del programma saranno forniti da un team di dipendenti Pratt & Whitney con sede in Italia e negli Stati Uniti.

La serie F100 di Pratt & Whitney spinge sia gli F-15 e gli F-16 utilizzati a livello globale, arrivando a raggiungere più di 27 milioni di ore di volo. Più di 23 aeronautiche militari in tutto il mondo utilizzano l’F100 e Pratt & Whitney ne ha costruiti più di 7.000 esemplari.

Successo parziale dell’X-51A WaveRider nel test di volo ipersonico

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X-51A
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

Contratto di studio per motore a ciclo combinato

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HTV-3X "Blackswift"
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.

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