Duality: il motore ibrido che vuole riportare in vita il sogno supersonico, a costi decenti

È possibile volare da Londra a New York in meno di tre ore senza spendere il PIL di una piccola nazione in carburante? Una startup californiana e un’azienda ingegneristica inglese scommettono di sì, grazie a un motore “camaleontico”.

Il volo supersonico civile è morto l’ultimo giorno in cui il Concorde ha toccato terra nel 2003. Non è morto per mancanza di velocità, ma per una brutale legge economica: inefficienza. Il Concorde era una meraviglia tecnologica che bruciava denaro (e cherosene) a ritmi insostenibili, specialmente a velocità subsoniche, rendendo il biglietto accessibile solo all’élite finanziaria.

Oggi, però, nel silenzio dei grandi media generalisti, si sta consumando un matrimonio tecnologico interessante tra la vecchia Inghilterra e la Silicon Valley. La britannica Helix, nota per i suoi motori elettrici ad altissima densità di potenza (usati nelle hypercar come la Lotus Evija), si è alleata con la startup americana Astro Mechanica. L’obiettivo? Costruire Duality, un sistema di propulsione ibrido-elettrico progettato per rendere il volo a Mach 3 non solo possibile, ma economicamente sostenibile.

Non il “solito” motore a reazione

Per capire perché questa notizia merita attenzione, dobbiamo guardare sotto il cofano. La maggior parte dei progetti supersonici fallisce perché cerca di migliorare marginalmente il turbogetto classico. Astro Mechanica ha invece deciso di spezzarlo in due.

In un motore a reazione convenzionale, la turbina che genera potenza è meccanicamente collegata alla ventola (fan) che spinge l’aria. Questo è un vincolo enorme: la velocità ottimale per la turbina non è quasi mai quella ottimale per la ventola, specialmente quando si passa dal decollo al volo supersonico.

Il sistema Duality rompe questo legame:

1. Il cuore: Una turbina a gas (o turbogeneratore) agisce solo come generatore di elettricità, girando al suo regime ottimale costante.
2. I muscoli: L’energia prodotta alimenta motori elettrici (forniti da Helix) che azionano il compressore e la ventola.

Questa “separazione dei poteri” permette al motore di comportarsi come un camaleonte aerodinamico, adattandosi a tre diverse modalità di volo. Non è fantascienza, è ingegneria applicata per risolvere il problema dell’efficienza marginale.

Immagine dei progettisti del futuro aereo supersonico

Tre motori in uno: il ciclo adattivo

L’aspetto più intrigante per chi mastica di efficienza industriale è la capacità del motore di cambiare pelle in base alla velocità. Ecco come funziona la “magia” del ciclo combinato:

• Modalità 1: Turbofan (Subsonico)Durante il decollo e il volo a bassa velocità, i motori elettrici spingono la ventola per muovere grandi masse d’aria a bassa velocità. Risultato: alta efficienza, basso rumore, consumo ridotto. Esattamente quello che mancava al Concorde, che al decollo beveva come un’idrovora.
• Modalità 2: Turbojet (Transonico)Avvicinandosi alla barriera del suono, il sistema cambia configurazione.5 L’iniezione di carburante e la gestione dell’aria lo trasformano in un turbojet puro, ideale per bucare il muro del suono senza perdere spinta. Si chiudono quindi i passaggi del turbofan e l’aria è concentrata nel turbojet.
• Modalità 3: Ramjet (Supersonico Mach 3)Qui si entra nel territorio della missilistica. A velocità superiori a Mach 2, il motore può virtualmente “spegnere” le parti rotanti complesse e sfruttare la pressione dinamica dell’aria che entra (ram pressure) per la combustione.6 Nessuna parte mobile pesante, solo pura spinta termodinamica.

Idealizzazione AI del funzionamento del motore

I numeri: la potenza  di Helix

Senza un motore elettrico leggero e potente, tutto questo sarebbe solo un bel disegno su PowerPoint. Qui entra in gioco Helix. L’azienda di Milton Keynes ha fornito i motori per il prototipo di quarta generazione.

Analizziamo i dati tecnici forniti, perché, come sempre, il diavolo si nasconde nei dettagli:

Derek Jordanou-Bailey, capo ingegnere di Helix, ha sottolineato come l’inusuale rapporto peso-potenza di questi motori sia l’unica chiave per gestire le “richieste estreme” del flusso d’aria supersonico. Stiamo parlando di motori che pesano quanto un grosso cane ma sviluppano la potenza di una supercar.

La scommessa economica

Perché questo progetto è rilevante in un’ottica macroeconomica? Perché Astro Mechanica non sta puntando solo alla velocità, ma al costo per passeggero.

Il piano prevede l’utilizzo di Gas Naturale Liquefatto (GNL) invece del costoso Jet A-1.

1. Costo: Il GNL costa circa un decimo del carburante avio tradizionale.
2. Densità Energetica: Offre un potere calorifico superiore, permettendo più autonomia.
3. Emissioni: Brucia in modo più pulito (-30% di CO2), un fattore non trascurabile per evitare le tasse ambientali che soffocano l’aviazione moderna.

L’idea di base è puramente economiche: investire in tecnologia hard per creare un nuovo mercato. Se riesci a portare un passeggero da San Francisco a Tokyo in 4 ore al prezzo di una Business Class attuale, non stai solo vendendo un volo, stai cambiando la logistica globale e i tempi del commercio internazionale.

Le sfide: non è tutto oro

Ovviamente, da buoni osservatori realisti, dobbiamo sollevare dei dubbi.

• Gestione Termica: Far girare motori elettrici ad alta potenza a Mach 3 genera un calore infernale. Helix ha sviluppato un “nuovo sistema di isolamento del motore” per l’alta quota, ma la fisica è testarda. Dissipare calore a quelle velocità è la vera bestia nera.
• Integrazione: Coordinare turbina, generatori, motori elettrici e flusso d’aria variabile richiede un software di controllo di complessità mostruosa.
• Batterie vs Generatori: Il sistema è “turbo-elettrico”, quindi bypassa il problema del peso delle batterie (che non avrebbero mai la densità energetica per il supersonico), ma aggiunge la complessità di avere una centrale elettrica volante a bordo.

Sarà il futuro?

Il progetto Duality rappresenta quel tipo di ingegneria audace che l’Occidente sembrava aver dimenticato in favore delle app per smartphone. La combinazione della maestria britannica nei motori elettrici e dell’ambizione aerospaziale americana potrebbe davvero sbloccare il volo supersonico civile.

Se il prototipo Gen 5 manterrà le promesse dei 900 kW continui a 20.000 giri, potremmo essere di fronte all’erede spirituale (ed economico) del Concorde. Per ora, restiamo con i piedi per terra, ma con lo sguardo rivolto al tachimetro: Mach 3 è una promessa veloce, ma la strada per arrivarci è ancora lunga.

Domande e Risposte

Perché il Concorde è fallito e questo progetto potrebbe funzionare?

Il Concorde usava motori turbojet puri con post-bruciatori, estremamente inefficienti a bassa velocità e molto rumorosi. Questo rendeva i costi operativi proibitivi e limitava le rotte. Il motore Duality usa un sistema ibrido che si comporta come un efficiente turbofan al decollo (basso consumo e rumore) e diventa un ramjet ad alta velocità.10 Inoltre, l’uso previsto del Gas Naturale Liquefatto (GNL) riduce drasticamente i costi del carburante rispetto al cherosene avio.11

Cosa significa che il motore è “elettrico” ma usa carburante?

Non è un aereo a batterie. È un sistema “turbo-elettrico” o ibrido serie. Una turbina a gas brucia combustibile (GNL o jet fuel) per generare elettricità tramite un generatore. Questa elettricità alimenta i motori elettrici Helix che fanno girare le ventole e i compressori. Questo disaccoppia la generazione di energia dalla propulsione, permettendo a ogni componente di girare alla velocità ottimale, massimizzando l’efficienza termodinamica che nei motori classici è compromessa dal collegamento meccanico diretto.

Quando vedremo volare questi aerei?

Siamo ancora in fase di prototipazione avanzata dei motori. Astro Mechanica sta testando la “Gen 4” e progettando la “Gen 5”. Prima di vedere un aereo passeggeri, è probabile che la tecnologia venga impiegata su droni militari o veicoli da carico sperimentali. Una stima ottimistica per un volo dimostrativo transpacifico potrebbe essere entro la fine del decennio, ma l’aviazione civile richiede tempi di certificazione lunghissimi. Realisticamente, passeggeri paganti a Mach 3 non si vedranno prima degli anni ’30.

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