Il Noviplano Caproni

Già a dirlo suona difficile (spesso sinonimo, più in ambito ingegneristico che matematico, di fallimentare).

Erano gli anni 20 e l’italianissimo Caproni costruiva già aerei. Ne aveva fatti di svariati modelli, grandi bombardieri plurimotori tutti più o meno riusciti, prima di innamorarsi di un’idea (è questa la parte che preferisco). C’è anche da dire che essendosi appena conclusa la Prima Guerra gli introiti derivanti dalla vendita dei bombardieri erano certamente in flessione e Caproni doveva reinventarsi nuovi business…

Lo scopo di Caproni era costruire il primo “areo passeggeri di massa“: 100 persone da trasportare da un lato all’altro dell’oceano Atlantico. Impresa non da poco per quei tempi.

Il primo problema era che l’aereo doveva essere in grado di sostenere un carico importante (sia in termini di massa che di vite umane che vuol dire sicurezza…) e due sole ali erano evidentemente insufficienti. Era l’epoca dei biplani ed al limite dei quadriplani, ma Caproni si sentiva abbastanza confidente da spingersi oltre: il noviplano.

Il Caproni Ca.60 aveva tre gruppi di tre ali distribuite lungo la lunghezza della fusoliera ed otto motori (Liberty L-12 da 400 cavalli ciascuno) a propellere un bestione grande, grosso ed ingombrante. Il Ca.60 era un idrovolante che poteva solo atterrare e decollare dall’acqua (e dove altrimenti si sarebbe trovata una pista in grado di ospitarlo…). La fusoliera stessa, appesa sotto le cellule di ali, era galleggiante ed era stabilizzata da due ulteriori galleggianti posti sotto le ali centrali. L’apertura alare di ciascuna delle nove ali era di 30,00 metri, la fusoliera era lunga 23,45 metri ed il CA.60 era alto la bellezza di 9,15 metri (un palazzo di tre piani!).

NovipalnoCaproni

La storia dei voli del noviplani Caproni non è esattamente una storia di successo. L’aereo volò solamente due volte (12 febbraio e il 4 marzo del 1921) e non riuscì mai a lasciare il paese. Durante il suo secondo volo decollò dal Lago Maggiore dopo solo 18 metri in volo precipitò in acqua. Ah, per aggiungere il danno alla beffa, mentre i resti del noviplano venivano portati a riva un bel incendio li distrusse definitivamente (i pochi frammenti sopravvissuti sono conservati presso il museo Caproni a Trento).

Brutto era brutto, non c’è che dire; ma lo definirei assolutamente originale. Non per forza funzionale. Un esperimento che valeva la pena fare.

WU

L’aereo letale del medico sognatore

E’ uno di quei giudizi tipicamente difficili da dare e quando vengono appioppati mi lasciano sempre la sensazione che siano frutto di una qualche posizione dello scrivente, ma il Christmas Bullet è probabilmente il peggior aereo mai realizzato (anche se, come ci è ben noto, al peggio non c’è mai fine…).

Era il 1918 quando William W. Christmas diede alla luce il suo “Bullet”. Prima di addentrarci un po’ di più sull’architettura dell’aereo facciamo un piccolo excursus sul suo inventore. Innanzitutto va detto che William era un… medico e non aveva alcuna competenza ne diretta ne indiretta nella progettazione di aeroplani. Era evidentemente un personaggio abbastanza visionario e carismatico da inseguire e realizzare (beh, diciamo almeno in parte) il suo sogno e già questo fa, IMHO, di lui una persona degna di nota.

William iniziò a dedicarsi alla progettazione di aeroplani agli inizi del 1900 e dichiarò di averne progettati già due modelli prima del bullet. Entrambi pare andarono persi in un qualche incidente (non meglio definito… inquietante) e di entrambi non vi sono tracce scritte o testimonianze storiche a parte le dichiarazioni del loro inventore.

Nonostante questa aurea (come dire… “di non completa affidabilità del soggetto”), William riuscì a convincere i fratelli McCorey a finanziarlo e la compagnia Continental Aircraft Company a supportare il suo progetto del Bullet (il capo ingegnere della compagnia, Vincent Brunelli -nome che tradisce inquietanti origini italiane- aiutò Christmas nel suo progetto limitandosi, però, al disegno della fusoliera).

ChristmasBuller.png

Il Christmas Bullet era un monoposto completamente in legno, sia nella struttura che nel rivestimento (in un’epoca in cui i rivestimenti erano in tela) per “migliorare le prestazioni aerodinamiche”… tesi ovviamente mai dimostrata dal dottore e mai confermata a posteriori…

Il monoposto montava un motore Liberty L-6 (sei cilindri) che il dottore aveva ricevuto in prestito dalla US Army per… eseguire test a terra…

Il palmare del peggior aereo mai costruito, tuttavia, spetta al Bullet sostanzialmente per la completa assenza di cavi e tiranti che rinforzassero le due ali (la controventatura delle ali, in gergo). Le due ali erano praticamente attaccate solo alla base alla fusoliera (in alto, pergiunta). La caratteristica non era un “errore progettuale” ma una vera e propria “scelta tecnica” del medico che voleva che le ali del Bullet potessero flettersi in volo… proprio come quelle degli uccelli… (le ali di spostavano verso l’alto di circa mezzo metro durante il volo !).

Oltre il discutibile progetto, il Bullet fu anche costruito dalla Continental con materiali di risulta che erano oggettivamente inadatti a sopportare le sollecitazioni durante il volo. Il Bullet vide la luce in due esemplari.

Il primo volò fra il dicembre 1918 ed il gennaio 1919, le ali si staccarono dalla fusoliera ed il pilota collaudatore morì nello schianto (… sotto gli occhi della madre invitata al volo inaugurale… se proprio vogliamo essere macabri e precisi). Il secondo prototipo volò nel maggio 1919 ed anche in questo caso, immancabili, le ali si distaccarono dalla fusoliera causando ancora una volta la distruzione dell’aereo e la morte del pilota (ah, dovette anche cambiare motore quando la US Army si accorse dell’utilizzo improprio del Liberty L-6 ed ebbe notizia che il motore era andato distrutto…).

Il progetto venne quindi, finalmente, abbandonato. Ma la cosa non scalfì più di tanto la “visionarità” (e l’ego) di Christmas. Millantò una serie di richieste ed ordini del Bullet e di brevetti (che non possedeva) nella speranza di trovare altri finanziatori. Pare arrivò ad affermare di esser stato chiamato per ricostruire la decimata flotta tedesca… Christmas continuò nei suoi personalissimi progetti di aeromobili fino alla fine dei suoi anni, ma nessuna altro suo aereo vide mai la luce.

Insomma, aereo e morti a parte (ah, beh…) un millantatore professionista (certamente più che ingegnere professionista) mosso da un suo sogno: costruire aerei. Sogno che purtroppo non fu, credo, curato e seguito nel modo giusto saltando a piè pari tutta la arte noiosa e stancante della coronazione del sogno: duro lavoro e solide basi tecniche… prima di venderlo il sogno, rigorosamente.

WU

La propulsione più veloce del suono

Nella classe degli esoreattori vi sono due eminenti soggetti. Stiamo parlando di motori, motori per aerei (diciamo) o che comunque sono in grado di lavorare in aria sfruttando l’ossigeno normalmente presente nell’atmosfera come ossidante per una reazione di combustione.

Prima di presentarvi questi due eminenze ingegneristiche consentitemi una brevissimissima digressione. Il numero di Mach (oltre ad essere un rasoio per uomini) è il rapporto fra la velocità (di volo) e la velocità del suono nelle stesse condizioni atmosferiche (attenzione attenzione: la velocità del suono NON è costante, dipende dalla temperatura e dalle caratteristiche chimiche dell’aria).

E’ quindi chiaro che uno stesso corpo che viaggia alla stessa velocità a due quote diverse (caratteristiche dell’aria e temperatura diverse) ha due numeri di Mach (M) diversi. In particolare in un caso il rapporto potrebbe essere maggiore di uno ed in un caso minore. Ovvero in un caso il corpo viaggerebbe in condizioni supersoniche (M>1) e nell’altro caso subsoniche (M<1). Anzi, a quote molto alte (o a velocità estremamente elevate) M potrebbe essere molto molto alto, condizioni ipersoniche (M>5).

D’accordo. Facciamo ora un ultimo sforzo:

  • un flusso subsonico, in un condotto convergente, aumenta la propria velocità e diminuisce la propria pressione. Il viceversa accade in un condotto divergente;
  • un flusso supersonico, in un condotto convergente, diminuisce la propria velocità e aumenta la propria pressione; Il viceversa in un condotto divergente.

Ciò detto è chiaro che in regime supersonico un condotto divergente seguito da una camera di combustione che riscalda la miscela di ossigeno e carburante seguita da un ugello finale (condotto divergente) è sostanzialmente un modo per accelerare l’aria. E’ praticamente un motore. Ma senza parti rotanti o comunque in movimento (compressori e/o turbine).

Ramjet e Scramjet (le due eminenze di cui sopra) sono proprio questi due oggetti in grado di produrre spinta sfruttando questo principio. La sostanziale differenza tra i due sistemi consiste nel processo di combustione: mente lo Scramjet prevede che non solo il flusso in ingresso ma anche la combustione avvenga in regime supersonico, il Ramjet ha un ingrasso d’aria supersonico rallentato fino ad una combustione subsonica e poi accelerato nuovamente.

RamjetScramjet.png

Il Ramjet prevede una prima zona di compressione (sostanzialmente una presa d’aria) che riduce la velocità del flusso, e quindi aumenta la pressione, fino a raggiungere un Mach di 0.3 – 0.4, valore ottimale per la combustione. Per raggiungere tali valori la presa d’aria sfrutta opportune onde d’urto “normali” che rallentino il flusso. Il tratto successivo è la camera di combustione in cui viene direttamente iniettato combustibile nebulizzato. In questo modo è come se il flusso venisse “energizzato”, fino a raggiungere un regime sonico (M=1) nella sezione di gola posta a valle della camera. Il tratto finale è un canale divergente (l’ugello) in cui si raggiunge di fatto un notevole aumento di velocità (e quindi spinta).

Lo Scramjet, invece, prevede un ciclo molto simile a quello del Ramjet, ma con la fondamentale differenza che la combustione avviene in regime supersonico (cosa assolutamente non semplice soprattutto per problematiche legate al tempo fluidodinamico di reazione). La presa d’aria deve quindi essere in grado di di rallentare solo un po’ il flusso in ingresso alla camera di combustione. Ciò è possibile con delle onde d’urto “oblique”, decisamente meno dissipative di quelli “normali”. Inoltre l’architettura dello Scramjet non prevede particolari “strettoie” e gole tipiche del Ramjet: in questo caso, infatti, la camera di combustione deve essere un condotto già divergente per favorire l’aumento di velocità prima ancora di entrare nell’ugello di espansione.

Ovviamente il diavolo si nasconde nei dettagli: le temperature raggiunte in questi sistemi raggiungo facilmente i 2500 gradi (a causa della così detta temperatura di ristagno), una sfida ingegneristica molto ambiziosa per i materiali oggi disponibili. Le fore aerodinamiche (che variano con il quadrato della velocità) inducono importanti sollecitazioni sul veicolo. Necessità di compensare importanti fenomeni di instabilità legati al non perfetto parallelismo del flusso in ingresso. Tanto per citane alcuni…

Ah, qualora non fosse chiaro, è ovvio che ne Ramjet ne Scramjet sono in grado di garantire il decollo del veicolo per cui vanno affiancati a sistemi più tradizionali.

Insomma, facile non di certo, ma se vogliamo fare il prossimo passo (prima di parlare di sistemi ancora più esotici di propulsione… per questo più affascinanti) dobbiamo darci una mossa (più veloci del suono!) in questa direzione.

WU

PS. Per quanto riguarda il livello di sviluppo: per lo Scramjet per il momento stiamo parlando di (tanti) studi e qualche prototipo in giro per il mondo, ad esempio il programma Hyper-X della NASA (X-43). Mentre il Ramjet è una realtà, almeno per applicazioni balistiche che vengono sganciate direttamente da aerei in volo già in regime supersonico.

PPSS. Divulgativo e qualitativo, come di consueto. Tanto per un’infarinatura, per rinfrescarci la memoria o per motivare ulteriori approfondimenti a riguardo.

Silbervogel

Uccello d’argento, che potrebbe benissimo essere il nome di un Cavaliere dello Zodiaco, invece si tratta di un progetto bellico tedesco decisamente avveniristico per la sua epoca (e sotto molti tratti ancora oggi…).

Un così detto “bombardiere antipodale” che aveva come suo tratto distintivo quello di combinare l’utilizzo di un motore a razzo e di una forma portante (stile aereo); praticamente lo stesso connubio che è alla base degli svariati progetti degli “spazioplani”, da quelli più storici (X-20, Space Shuttle) a quelli più avveniristici (qui la lista sarebbe lunga…).

L’uccello d’argento era una specie di mega-proiettile di circa 10 tonnellate, 30 metri e 15 metri di larghezza alare. Era progettato per “rimbalzare sull’atmosfera” e grazie a questo principio raggiungere enormi distanze. Veniva lanciato lungo una slitta di 3 km sui quali un carrello (spinto da 12 razzi stile V2) lo accelerava fino a 1900 km/h, velocità sufficiente a generare portanza nelle sue ali e quindi decollare. Praticamente un decollo assistito che però lo sollevava dall’onere di portarsi dietro il propellente ed i booster per accelerare (come faceva, invece, lo Shuttle).

Dopo il lancio e l’ascesa in atmosfera, Silbervogel raggiungeva (beh, avrebbe dovuto raggiungere) una quota di circa 145 km grazie all’utilizzo del proprio motore che lo avrebbe spinto fino ad oltre 22000 km/h. Una volta raggiunta questa quota, il velivolo sarebbe naturalmente rientrato fino a scendere sino alla stratosfera, circa 40 km di quota, ove la maggiore densità dell’aria avrebbe generato una portanza sulla pancia piatta dell’ “aereo” tale da avergli fatto riprendere quota e quindi ripetere il processo.

Il velivolo poteva volare (secondo i calcoli) fra i 19000 ed i 24000 km; poteva attraversare l’oceano atlantico equipaggiato di una bella bomba e poteva, una volta sganciata, “rimbalzare” fino ad atterrare in un “porto sicuro” (la faccio più semplice: lanciato dalla Germania, l’uccellaccio volava fino agli Stati Uniti ben equipaggiato della sua atomica – che comunque i tedeschi non avevano -, rilasciava il suo prezioso carico su una città a sua scelta, e se ne “rimbalzava” fino al Giappone dove avrebbe potuto atterrare).

Il progetto non lasciò mai la galleria del vento (praticamente un prototipino davanti un ventilatore) e fu chiuso a causa dei suoi costi (cosa effettivamente non comune nella dotazione finanziaria degli anni delle guerre mondiali). Da un certo punto di vista fu un bene (oltre, evidentemente, che per il fatto che non abbiamo sganciato bombe nucleari sugli Stati Uniti), dato che (in base alle analisi svolte nel dopoguerra) le temperature raggiunte per via dell’attrito dall’aereo erano state abbondantemente sottostimato e l’aereo si sarebbe sciolto per i materiali di cui era fatto (non a caso lo Space Shuttle fu poi dotato di degli scudi termici…).

I suoi inventori (Sänger e Bredt) passarono da un governo all’altro dopo la fine della guerra, dovettero subire le classiche iniziative della guerra fredda (rapimento?), ma alla fine il Silbervogel non vide mai la luce. Il suo lascito confluì nel progetto (americano, questa volta) del X-20 Dyna-Soar in cui la Boing voleva fare sostanzialmente una copia dell’uccello di argento. Anche in questo caso il progetto non vide mai la luce (660 milioni spesi fra il 1957 ed il 1963), ma molte delle tecniche e tecnologie sviluppate confluirono nella progettazione dello Shuttle.

Oggi l’Europa sta provando a fare qualcosa di vagamente simile con XIV e con lo Space Rider; gli scopi sono assolutamente non bellici (anche se l’utilizzo duale della tecnologia aiuta, diciamo così, il reperimento di fondi): dall’idea di andare a bombardare qualcuno siamo passati all’idea di avere uno “spazioplano” (che richiede, evidentemente, uno spazioporto) per portare turisti (ben paganti) nello spazio. Le basi della “new space economy” (qualunque cosa sia) partono da lontano, lontanissimo… quelle tecniche, sia chiaro.

WU

Kamov Perspektivny Boyevoy Vertolet

Pianta circa triangolare (che onestamente ricorda molto quella degli aerei da combattimento), ampia ala a delta, abitacolo a posti affiancati, parte posteriore occupata dai propulsori a turboventola, due impennaggi verticali (a freccia composita, per i più tecnici) che si estendono anche sotto la fusoliera.

Sembra un po’ la descrizione di un aereo, da combattimento magari. Invece stiamo parlando di… un elicottero. L’ultimo sviluppo tecnologico trapelato (mi chiedo sempre in questi casi quanto la fuga di informazioni possa essere volontaria) dal bureau Kamov. Dipartimento di progettazione della Russian helicopters, azienda di stato russa che fa praticamente tutto sugli elicotteri, e non solo in Russia… (According to our data, there are over 8,000 Russian helicopters operating in over 100 countries. Russian Helicopters products account for approximately 90% of the rotorcraft market in Russia and 10% of worldwide helicopter sales.)

KamovElicopter.png

Si tratta di un progetto per un elicottero ad alta velocità e la descrizione di cui sopra è completata da due eliche coassiali controrotanti con estremità arrotondate. L’elicottero pare combinare diversi dei tratti degli aerei da combattimento in termini di agilità, portanza e prestazioni con alcune caratteristiche proprie dell’elicottero: agilità, grandi stive, hovering, volo a quote molto basse, etc. La spinta, tuttavia, sembrerebbe più data dai due motori di coda piuttosto che dalle pale e la cosa spiegherebbe anche la velocità raggiungibile dal mezzo.

Le dimensioni non sono ufficiali (e cosa lo sarebbe?), ma scalando le dimensioni di “un sedile tipo” dovrebbero essere circa 14.5 metri di lunghezza, 5.5. di altezza e circa 11 metri di apertura alare (cioè, delle pale…).

Ma una delle cose che impressiona di più in questo strano ibrido è che la velocità dichiarata/assunta/stimata si aggira attorno ai 700 km/h! Tanto per intenderci circa tre volte quella di un normale elicottero. Questo consentirebbe inoltre uno sfruttamento più efficiente del propellente e quindi anche un raggio di azione estremamente maggiore per l’elicotterone.

Che la Russia sia attiva nel campo dei “super elicotteri” militari è cosa ben nota: ha in cantiere prototipi sperimentali più simili a classici elicotteri, sta studiando lo schema coassiale come quello qui sopra descritto ed ha, ovviamente, anche sviluppi in corso su sistemi con un rotore principale e eliche traenti sulle ali (tipo convertiplano). Non credo che tutti vedranno la luce, ma rimane il fatto che il sistema congegnato per l’elicotterone in questione non si è visto altrove e lo sforzo di fantasia (leggi ingegno) dei tecnici russi è lodevole.

WU

PS. Fatevi un giro in rete ed apprezzerete, ancora una volta, quanto frammentarie, vaghe, ma anche intriganti possono essere le notizie “fatte trapelare” da fonti russe (o soggetti ad esse vicini…). Oppure vogliamo etichettare tutto come disinformazione fatta di proposito?

PPSS. Mi torna in mente questo

The Caspian Sea Monster

Is it a bird? Is it a plane? No, it is Superman! … O forse è un Ekranoplano?

In genere gli aerei volano in cielo; gli idrovolanti sono aerei che sono disegnati per decollare ed atterrare sull’acqua grazie a delle gondole che sostituiscono il classico carrello di atterraggio. In genere le navi galleggiano sull’acqua e su essa si muovono; gli aliscafi sono imbarcazioni disegnate per correre veloci sull’acqua grazie alla ridotta resistenza aerodinamica che incontrano emergendo in buona parte dal pelo dell’acqua sfruttando la portanza di una specie di ali immerse in acqua.

L’anello di congiunzione fra queste due specie di oggetti sono gli ekanoplani, più comunemente noti come schemoplani (ah ah ah). Questi sono effettivamente aeromobili che però si muovono a pochi metri dal pelo dell’acqua sfruttando il così detto “effetto suolo”. Una volta raggiunta una sufficiente velocità si forma sotto l’aeromobile una specie di cuscinetto d’aria dinamico. La differenza di pressione tra dorso e ventre dell’ala fa sì che alla sua estremità, l’aria venga spinta dal ventre verso dorso; i vortici che si andrebbero a creare sono disturbati dalla presenza del suolo e la conseguenza è che si ottiene una riduzione della resistenza aerodinamica e quindi un aumento dell’efficienza dell’ala stessa.

In breve: volando vicino il suolo le ali rendono meglio, anzi si possono progettare proprio dei velivoli che sfruttano tale principio. Ovviamente è meglio una bella distesa liscia ed uniforme di acqua piuttosto che un terreno irregolare ed irto di pericoli.

A prima vista questi strani ibridi sembrano dei giganteschi aeroplani con ali corte e tozze e gigantesche code. I vantaggio principale di questi oggetti dovrebbe essere quello di combinare la velocità di un aereo (anzi, anche una efficienza maggiore) con le capacità di carico di una nave. Una sorta di catamarani versione 2.0 che non toccano nemmeno il pelo dell’acqua.

Qualora fosse il caso di dirlo, il più importante (storicamente) e pionieristico sviluppo in questa classe di veicoli fu fatto dall’Unione Sovietica. Il progetto “KM” diede alla luce, nel 1966, il KM-1 (the Caspian Sea Monster).

KM-1.png

Si tratta del più grande schermoplano mai costruito che fu “scoperto” dall’occidente solo grazie a foto satellitari di questo oggetto enorme che scorrazzava nel Mar Caspio… e fu dunque battezzato the Caspian Sea Monster. Misurava circa 100 metri di lunghezza, 46 di larghezza ed aveva dei piani di coda da 22 metri. Pesava qualcosa come 540 tonnellate ed aveva 10 reattori; due in coda per la propulsione ed altri 8 (quattro per lato) lungo la fusoliera per il controllo aerodinamico. Aveva un’autonomia di 3000 km e raggiungeva una ragguardevole velocità di 500 km/h!

Nei progetti originali il KM-1 doveva diventare un velivolo di serie, ma furono costruiti (e non tutti terminati) solo 8 esemplari fra il 1965 ed il 1978 prima che il programma fosse chiuso (anche a causa della caduta dell’Unione Sovietica, c’è da dire). Il risultato fu che il programma KM funse da banco di prova per la sperimentazione delle tecnologie chiave che permisero poi la progettazione del A-90 Orlyonok, che divenne il primo (e sotto molti aspetti l’unico) schermoplano mai costruito per la produzione in serie. Fu l’unico dei grandi ekanoplani a prestare servizio operativo negli anni settanta presso la marina sovietica , ma dei 120 esemplari che sarebbero dovuti esser prodotti se ne realizzarono solo 4 (con tanti disegni di adattarlo da scopi miliari a scopi civili che però non videro mai la luce).

Una storia affascinante di sviluppi tecnologici, sicuramente molto ambiziosi, ma che hanno aperto la via alle macchine che oggi ci vediamo attorno e la mente alle persone che hanno lavorato su tali progetti tanto che si parla ancora oggi di possibili riprese nella progettazione di questi originali e promettenti ibridi.

WU

Ion Drive Plane

2,45 kg di peso, 5 metri di lunghezza ed un molto-poco-romantico nome “Version Two”. Di certo non abbastanza per metterci a bordo nessun passeggero e nemmeno abbastanza romantico da raccontarlo la sera ai bambini, ma sicuramente uno di quei piccoli passi che aprono la strada a significative evoluzioni tecnologiche che plasmeranno il mondo di domani.

Sto parlando di un modello in scala di una aeroplano che è stato di recente testato al MIT. Fin qui nulla di nuovo se non fosse per il sistema propulsivo del giocattolo: vento ionico.

Ammetto che detta così sembra quasi una notizia alla “Tiscali”; cerchiamo quindi di dettagliare un po’ meglio. Si tratta di un sistema propulsivo che riesce a tenere in volo l’oggetto (ripeto, per ora tine in volo per qualche secondo un giocattolino, ma che ha comunque l’importante caratteristica di essere più pesante dell’aria!) senza la necessità di parti mobili, senza rumore e senza inquinare.

Una sorta di sogno.

Ok, ma in effetti cosa tiene per aria il giochino? Vento ionico, e che altro senno?

In the prototype plane, wires at the leading edge of the wing have 600 watts of electrical power pumped through them at 40,000 volts. This is enough to induce “electron cascades”, ultimately charging air molecules near the wire. Those charged molecules then flow along the electrical field towards a second wire at the back of the wing, bumping into neutral air molecules on the way, and imparting energy to them. Those neutral air molecules then stream out of the back of the plane, providing thrust.

Prima o poi dovrò pure dire in breve di cosa si tratta: praticamente una serie di fili elettrici (collegati nel modellino alle due estremità delle ali) fungono da elettrodo positivo (anodo), mentre un secondo elettrodo montato sulla coda dell’aereo funge da elettrodo negativo (catodo). Una volta che una bella batteria carica il sistema quello che succede è che l’elettrodo positivo sottrae elettroni dalle molecole d’aria circostanti le quali vengono naturalmente/magicamente attratte verso l’elettrodo negativo. Durante la loro migrazione di massa le molecole cariche collidono con altre molecole neutre e spingono anche queste verso il retro dell’aeromobile, generando quindi una spinta propulsiva “in avanti”. Il video qui sotto lo spiega molto meglio di me.

E’ un (forse il primo?) esercizio di sfruttamento dei principi dell’elettro-areodinamica… modello noto dagli anni venti, ma mai usato ad utili fini propulsivi. Il motivo è più che altro il fatto che la spinta generata è abbastanza debole e, nel caso di un aeromobile, sono necessarie dimensioni (e batterie) che finora hanno reso di fatto inutilizzabile l’idea. Il vero sviluppo portato avanti (… parliamo di 9 anni di ricerca) dal MIT è proprio quello di derivare un rapporto spinta/peso ideale (non ancora ottimale) per portare il principio a far decollare e tenere in volo il modellino.

IonDrivePlane.png

Senza fare parallelismi cavallereschi fra questi secondi di volo e quelli del primo volo dei Fratelli Wright (si, ok, l’ho fatto, ma è stato breve), sta di fatto che ora il lavoro si concentrerà per far uscire il concetto dal laboratorio ed applicarlo dal giocattolo a qualche drone, o veicolo “unmanned”.

[…] Aeronautical engineers around the world are already trying hard to find ways to use electric propulsion, and this technology will offer something else that in the future may allow manned and unmanned aircraft to be more efficient, and non-polluting. In particular, the fact that they have already got this out of the laboratory, and flown a battery driven model aircraft – albeit so far on a very small and controlled scale” […]

Il potenziale è evidentemente sconfinato (ed evidentemente ancora confinato ad un lontano futuro, ma almeno la direzione sembra essere quella giusta; parliamo di aerei completamente green e con vita operativa pluriannuale: immaginiamo, ad esempio di ricaricare la batteria con pannelli solari ed il sogno è completo.

WU

SSHH – QueSST

Ogni tanto ritornano (ed in effetti era un po’ che non ne parlavamo). L’ossessione dell’uomo per il volo e degli addetti ai lavori per il volo supersonico, commerciale. E già il Concorde è una ferita mai rimarginata.

E la parla d’ordine per unire il concetto di volo in supersonico con quello di rotte commerciali è quiet. Si, il problema dello shock sonico è stato uno dei motivi del fallimento (e della mai reale re-implementazione) delle rotte supersoniche commerciali.

Ora con il programma Quiet Supersonic Transport (QueSST) la NASA spera di poter puntare allo sviluppo di qualcosa che si viaggi più veloce del suono, ma lo possa fare anche nei grandi aeroporti, non abbia rotte proibite, possa insomma essere fruibile dal “grande pubblico”.

Bella sfida, ma forse qualche progresso nel campo dell’aerodinamica lo abbiamo fatto, e di certo con l’ultimo “contrattino” da 246.5 milioni di dollaroni dato dalla NASA alla Lockheed Martin ne faremo altri.

The X-plane’s configuration will be based on a QueSST design that Lockheed Martin developed in 2016 in partnership with NASA, and which completed testing in a wind tunnel at NASA’s Glenn Research Center in 2017 . The proposed aircraft will measure 28.65 meters (94 feet) long, have a wingspan of about 9 meters (29.5 feet), and have a takeoff weight of 14,650 kg

QueSST.png

Il punto è che “the sonic boom” è fragoroso, fa molto rumore ed è potenzialmente pericoloso (per edifici, vetri, strutture, volativi, e via dicendo). La soluzione, fin’ora, è stata principalmente quella di tener lontano tali aereomobili da rotte molto trafficate e specialmente quelle su terra ferma.

Una soluzione diversa, e potenzialmente migliore almeno da un punto di vista di fruibilità commerciale, sarebbe quella di sagomare ali e fusoliera del bolide per far si che quando viaggia a velocità supersonica produca un’onda d’urto molto ridotta, diciamo a mala pena percepibile.

With conventional aircraft designs, shockwaves coalesce as they expand away from the airplane’s nose and tail, resulting in two distinct sonic booms. In contrast, the X-plane’s hull design sends shockwaves away from the aircraft in a way that prevents them from coming together. Instead, much weaker shockwaves are sent to the ground that would be heard as a series of soft thumps.

Il X-plane sarà propulso da un singolo motore elettrico e guidato sa un singolo pilota (d’altra parte con quel naso allungato voglio vedere dove ne mettono due). Velocità massima Mach 1.5 (circa 1660 km/h al suolo) ad una quota di crociera di circa 55000 piedi.

Al momento il piano di sviluppo della compagnia (che bello pianificare, che difficoltà rispettare le pianificazioni…) prevede un programma in tre fasi dal 2019 al 2025. La prima, fino al 2021, dovrebbe chiudersi con la così detta Critical Design Review (una sorta di punto di non ritorno) che da il via alla costruzione dell’oggetto. Dal 2022 via alla fase due della sperimentazione; voli supersonici sopra le basi militari e NASA per vedere se effettivamente lo shock sonico è così quieto come ce lo aspettiamo. Ed in fine, fra 2023 ed il 2025, via alla fase tre con i primi voli del prototipo su linee commerciali. A seguire la produzione di esemplari per la vendita.

Con tanti auguri per un futuro commerciale del supersonico (ma di certo un programma, sia economicamente che come immagine) non di secondo piano per la Lockheed Martin.

WU

PS. A me ricorda un po’ uno Spillone 2.0

Paragoni volanti

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La cosa più accattivante di questo XKCD, prima di metterci a leggere una per una le varie righe, è per me quella di aver messo insieme tre cose che hanno in comune solo il fatto di saper volare.

Ovviamente, poi sono le righe a dare il meglio… andiamo dalla capacità di navigazione magnetica (che effettivamente sarebbe una feature interessante da implementare in una evoluzione di Superman) alla “occasional mid-air sex” (…che è di per se fantastica pensando ad un aereo).

La mia preferita è ovviamente la terzultima… pensare al “Grande Naturalista” che possa osservare il “mating behavior” di Superman mi solleva la giornata.

L’alt-text? Ovviamente ci ricorda che un “translucent film” è sufficiente a tener lontano birds and Superman, ma evidentemente non gli aerei 😀 .

WU

Quadri-copter-plane

The idea of combining vertical landing and take-off capability with high speed and long range cruise has a long lasting story (here Google is better than any link). Many and many and many attempts and solutions have been proposed… and something even worked out!

The point is that having a traditional fixed-wing airliner has much advantages when you are already in the cruise phase, but has much “disadvantages” (let’s say “limitations” since we sill use this configuration) when you are on ground. This solution, indeed, requires a longer operation time, long airstrips, control instruments, and every infrastructure related. Not much convenient to use in tight, inhospitable places. Rotary wings solves these problems, but they have typically a shorter range, a smaller autonomy and a reduced speed.

Well, now AIRBUS as well come into play. The company filed a patent (US2016/0236774 AI) for an aircraft capable of vertical take-off and fixed-wing cruise with transition from vertical to horizontal flights.

Four rotors, powered by independent electric motors (supplied by batteries and a generator connected to the main combustion engine), are designed for the take-off/landing phases… exactly like a quadcopter.

During the cruise phase, instead, the combustion engine powers a forward-facing propeller pulling the aircraft once the transitions to horizontal flight is completed (… and now let’s go with speed!).

And what about the rotors during the horizontal flight (they would limit the speed and can cause failures)? Well, nothing easier, these can be stowed inside the two pylons placed in the bottom part of the “incredible machine”. Two rotor per pylon, two blades per rotor to be aligned along the speed direction during level flight.

For higher speed and/or larger loads, the design can be slightly modified including a dual forward-facing propellers to further increase horizontal thrust. It seems that the size can vary from a drone-like device up to two-ten passengers.

Probably it will newer reach neither the prototype stage, but it is definitely conceptually fascinating.

WU