La statunitense Darpa sta cercando il Prototipo di aereo d’attacco Ipersonico

Il progetto ipersonico Next RS è emerso silenziosamente nell’ultimo anno in diversi avvisi di appalto DARPA, in cui si cercavano proposte per soddisfare diverse esigenze tecnologiche. Aviation Week è stata la prima a riferire dell’iniziativa all’inizio di questo mese, mostrando a cosa puntano gli USA nell’aria.

“L’ufficio progetti aerospaziali (APO) [della DARPA], in stretta collaborazione con l’Air Force Research Laboratory (AFRL) e la National Aeronautics and Space Administration (NASA), sviluppa e dimostra tecnologie che consentono alle piattaforme aeree Next Generation Responsive Strike (Next RS)”, si legge in un bando di gara della DARPA pubblicato il 5 febbraio. “APO prevede che gli aerei ipersonici riutilizzabili possano fornire capacità future di attacco multi-missione/ISR contro obiettivi protetti da sistemi avanzati di difesa aerea. APO è alla ricerca di tecnologie innovative che colmino il divario tra lo stato dell’arte nell’ipersonico riutilizzabile e il livello di maturità tecnica richiesto per avviare un programma di progettazione e sviluppo di NextRS Y-Plane entro la fine di questo decennio”.

Rappresentazione di un ipotetico veicolo aereo ipersonico. GE.

L’avviso elenca sei aree tecnologiche di interesse che l’APO considera fondamentali per far progredire il concetto di Next RS: strutture e materiali, lancio delle armi ad alta velocità, propulsione bimodale, generazione di energia, sistemi di gestione termica e un motore a turbina ad alto numero di Mach.

Per quanto riguarda la propulsione bimodale, l’APO sta esaminando in particolare le “tecnologie che consentono il funzionamento continuo di un sistema di propulsione a ciclo combinato basato su turbina (TBCC) su tutta l’inviluppo di volo”. La tecnologia avanzata dei motori a turbina ad alto numero di Mach “consentirà inoltre operazioni TBCC efficienti attraverso la transizione in modalità ascendente e discendente senza la necessità di iniezione d’acqua”.

“La DARPA cerca di comprendere meglio gli sviluppi della turbina a gas ad alto numero di Mach (HMGT) fino ad oggi e quali tecnologie sono necessarie per portare un motore di questo tipo al livello di progettazione preliminare”, aggiunge un altro avviso di appalto relativo a Next RS pubblicato online nell’aprile 2024. ‘Se questo motore sarà sviluppato nel breve termine, la DARPA ritiene inoltre che sia necessario un nucleo esistente come cuore di tale programma di sviluppo del motore’.

L’avviso dell’aprile 2024, che evidenzia anche il lavoro della DARPA sulla propulsione TBCC attraverso il precedente programma Advanced Full Range Engine (AFRE), stabilisce un requisito teorico per un HMGT in grado di produrre da 13,6 a 17,2 tonnellate di spinta continua. Altre specifiche di prestazione previste sono classificate.

Un pratico sistema di propulsione TBCC è stato a lungo considerato una sorta di Santo Graal per la progettazione di velivoli ad altissima velocità. I ramjet e gli scramjet, tipicamente utilizzati per spingere veicoli aerospaziali a velocità ipersoniche, generalmente definite come superiori a Mach 5, non funzionano correttamente a velocità subsoniche e possono avere difficoltà a funzionare in modo efficiente anche a velocità subsoniche basse.

Pertanto, è necessaria una significativa velocità di spinta iniziale, solitamente fornita da un motore a razzo, prima che questi motori possano entrare in funzione. Un TBCC combina ramjet/scramjet con turbine a getto che funzionano a velocità inferiori e offre la possibilità di passare senza soluzione di continuità da una modalità all’altra. Un veicolo aereo con un sistema di propulsione TBCC sarebbe in grado di decollare e atterrare da piste esistenti adeguatamente lunghe, ma di navigare a velocità supersoniche o addirittura ipersoniche, offrendo un’immensa flessibilità operativa.

Rappresentazione grafica di un motore a ciclo combinato a turbina. Lockheed Martin

Vale la pena discutere anche della menzione esplicita, nell’avviso di appalto DARPA del 5 febbraio, di “tecnologie che consentono alle armi, ai vani per le armi e ai sistemi di espulsione di adattarsi alla separazione ipersonica dall’aereo e al volo verso il bersaglio”.

Qualsiasi veicolo aereo che vola a velocità ipersonica è soggetto a immensi stress fisici e termici. Progettare un vano di carico che possa aprirsi e rilasciare qualcosa in sicurezza in tali condizioni presenta ulteriori sfide significative.

Qualunque carico utile venga rilasciato si muoverà a velocità ipersoniche, almeno inizialmente, e dovrà essere in grado di resistere a tali sollecitazioni. Lo sviluppo di munizioni su misura sarebbe probabilmente necessario per una piattaforma Next RS operativa.

“Il recente sviluppo di armi ipersoniche, sia che si tratti di sistemi basati su scramjet o boost-glide, ha portato con sé una rinascita dei concetti strutturali e dello sviluppo dei materiali in grado di sopravvivere all’ambiente ipersonico e ai cicli di vita e alle tempistiche simili a quelle delle armi”, si legge in un altro bando di gara relativo a Next RS pubblicato nell’aprile 2024, che aggiunge ulteriore contesto ai sostanziali requisiti di scienza dei materiali e ingegneria. “I progressi nei sistemi di protezione termica, nelle strutture “calde” e nelle strutture prodotte in modo additivo hanno accompagnato questi sforzi di sviluppo. Allo stesso modo, sono seguite ricerche su materiali compositi come carbonio-carbonio, carbonio-carbonio infuso o compositi a matrice ceramica”.

“Questi progressi strutturali e dei materiali per le armi ipersoniche sono un passo necessario ma non sufficiente verso la realizzazione di strutture per velivoli ipersonici che devono essere riutilizzabili per periodi operativi più lunghi, efficienti in termini di peso su grandi superfici/cellule e progettate principalmente per carichi termici piuttosto che meccanici”, aggiunge l’avviso, che esprime interesse per ‘cellule e rivestimenti metallici riutilizzabili, efficienti in termini di peso e termicamente guidati’.

Nessun ulteriore dettaglio sulla piattaforma o sulle piattaforme che DARPA e l’Air Force potrebbero prevedere per Next RS, comprese le dimensioni complessive o la capacità di carico, è fornito in nessuna delle notifiche di appalto. Finora non ci sono requisiti chiaramente definiti che indichino un velivolo di grandi dimensioni con un grande carico utile.

Tuttavia, i dettagli sul Next RS attualmente disponibili sono estremamente simili a quelli che l’AFRL aveva precedentemente descritto per il programma Mayhem, noto anche come Hypersonic Multi-mission ISR and Strike, e per un progetto adiacente chiamato Enabling Technologies for High-Speed Operable Systems (ETHOS).

Nel 2021, Leidos si è aggiudicata un contratto per lo sviluppo di un veicolo aereo Mayhem alimentato da scramjet, che dovrebbe essere lanciabile da un altro aereo.  vedremo ora chi